一种固体氧化物燃料电池阴极电催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种固体氧化物燃料电池阴极电催化剂及其制备方法与应用，其中，所述固体氧化物燃料电池阴极电催化剂的材料为BCFZY

【技术实现步骤摘要】
一种固体氧化物燃料电池阴极电催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及固体氧化物燃料电池
，特别涉及一种固体氧化物燃料电池阴极电催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池(SOFC)由于其出色的燃料灵活性和转换效率，作为一种绿色能源技术受到了广泛关注。将烷烃燃料用于固体氧化物燃料电池是通过SOFC实现轻质烷烃高效清洁转化的发展趋势，具有重要的国家能源安全战略意义。在近十年以来，使用固体氧化物燃料电池反应器合成增值化学品引起了研究人员的广泛关注。随着研究人员对于SOFC各部分材料以及工艺的进一步探索，有更多的燃料气可供SOFC选择，使得电能与化学品共生的SOFC更具有工业上产业化的意义。然而，现有SOFC的阴极材料催化活性较差，导致SOFC的功率密度较低，使得SOFC的应用受限。
[0003]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供固体氧化物燃料电池阴极电催化剂及其制备方法与应用，旨在解决现有SOFC的阴极材料催化活性较差，导致SOFC的功率密度较低，使得SOFC的应用受限的问题。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种固体氧化物燃料电池阴极电催化剂，其中，所述固体氧化物燃料电池阴极电催化剂的材料为BCFZY
‑
GDC
‑
PrO
x
，其中，BCFZY为BaCo
0.4
Fe
0.4
Zr
0.1
Y
0.1
O3‑
δ
，GDC为Ce
0.8
Gd
0.2
O
1.9
。
[0007]一种固体氧化物燃料电池阴极电催化剂的制备方法，其中，包括步骤：
[0008]称取BCFZY，GDC及PEG加入到聚四氟乙烯罐中，往其中加入锆球和乙醇后进行球磨处理，得到BCFZY
‑
GDC复合阴极浆料；
[0009]采用丝网印刷的方法将BCFZY
‑
GDC复合阴极浆料涂在半电池表面或电解质表面，置于马弗炉中进行第一次煅烧处理，得到BCFZY
‑
GDC复合阴极涂层；
[0010]将Pr(NO3)3·
6H2O溶液滴至BCFZY
‑
GDC复合阴极涂层表面，再置于马弗炉中进行第二次煅烧处理，制得所述固体氧化物燃料电池阴极电催化剂。
[0011]所述固体氧化物燃料电池阴极电催化剂的制备方法，其中，第一次煅烧处理的温度为900
‑
100℃，时间为4
‑
6h。
[0012]所述固体氧化物燃料电池阴极电催化剂的制备方法，其中，第二次煅烧处理的温度为750
‑
850℃，时间为1
‑
3h。
[0013]所述固体氧化物燃料电池阴极电催化剂的制备方法，其中，称取BCFZY，GDC及PEG加入到聚四氟乙烯罐中，往其中加入锆球和乙醇后进行球磨处理，得到BCFZY
‑
GDC复合阴极浆料的步骤包括：
[0014]称取BCFZY，GDC及PEG加入到聚四氟乙烯罐中，往其中加入锆球和乙醇，用透明胶密封好后置于石英刚舟中放入球磨机中进行球磨处理；
[0015]球磨完成后取出过筛并于50
‑
80℃烘箱下烘干，随后再次研磨10
‑
30min，收集得到BCFZY
‑
GDC复合阴极浆料。
[0016]所述固体氧化物燃料电池阴极电催化剂的制备方法，其中，球磨处理的速度为100
‑
150r/min，球磨时间为20
‑
28h。
[0017]所述固体氧化物燃料电池阴极电催化剂的制备方法，其中，将Pr(NO3)3·
6H2O溶液滴至BCFZY
‑
GDC复合阴极涂层表面的步骤中，滴定的Pr(NO3)3·
6H2O溶液量分别为20μl/cm2，40μl/cm2，60μl/cm2和80μl/cm2。
[0018]一种固体氧化物燃料电池阴极电催化剂的应用，其中，将所述固体氧化物燃料电池阴极电催化剂用于制备固体氧化物燃料电池。
[0019]有益效果：本专利技术主要是通过对固体氧化物燃料电池的阴极进行改进，以提升复合阴极的催化活性，从而提升SOFC的功率密度。具体来讲，本专利技术将PrO
x
纳米粒子浸渍到BCFZY
‑
GDC复合阴极涂层中，从而改善复合阴极ORR(氧化还原)过程氧离子交换性能，并且PrO
x
的浸渍还可使单电池的功率密度大大提升。
附图说明
[0020]图1a为BCFZY、GDC、BCFZY
‑
GDC复合材料以及BCFZY
‑
GDC
‑
PrO
x
复合阴极材料的的XRD图谱。
[0021]图1b为BCFZY材料的XRD精修图谱。
[0022]图1c为BCFZY
‑
GDC复合材料的XRD精修图谱。
[0023]图1d为BCFZY
‑
GDC
‑
PrO
x
复合阴极材料的XRD精修图谱。
[0024]图1e为BCFZY
‑
GDC
‑
PrO
x
复合阴极材料的TEM形貌图。
[0025]图1f为BCFZY
‑
GDC
‑
PrO
x
复合阴极材料的高分辨TEM图。
[0026]图1g为图1f中A区域的放大图。
[0027]图1h为图1f中B区域的放大图。
[0028]图1i为图1f中B区域的能谱图。
[0029]图2为BCFZY
‑
GDC
‑
PrO
x
复合阴极材料的TEM
‑
EDS能谱面扫图，其中a为BCFZY
‑
GDC
‑
PrOx复合粉体的TEM显微图，b
‑
j分别为TEM
‑
EDS元素面扫图，k
‑
l为PrO
x
纳米粒子与BCFZY基体界面的TEM
‑
EDSs线扫描图。
[0030]图3a为BCFZY基体浸润PrO
x
纳米颗粒前后Co 2p
3/2
和Ba3d
5/2
的XPS光电子图谱。
[0031]图3b为BCFZY基体浸润PrO
x
纳米颗粒前后Fe 2p
3/2
的XPS光电子图谱。
[0032]图3c为BCFZY基体浸润PrO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池阴极电催化剂，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池阴极电催化剂的材料为BCFZY
‑
GDC
‑
PrO
x
，其中，BCFZY为BaCo
0.4
Fe
0.4
Zr
0.1
Y
0.1
O3‑
δ
，GDC为Ce
0.8
Gd
0.2
O
1.9
。2.一种如权利要求1所述固体氧化物燃料电池阴极电催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：称取BCFZY，GDC及PEG加入到聚四氟乙烯罐中，往其中加入锆球和乙醇后进行球磨处理，得到BCFZY
‑
GDC复合阴极浆料；采用丝网印刷的方法将BCFZY
‑
GDC复合阴极浆料涂在半电池表面或电解质表面，置于马弗炉中进行第一次煅烧处理，得到BCFZY
‑
GDC复合阴极涂层；将Pr(NO3)3·
6H2O溶液滴至BCFZY
‑
GDC复合阴极涂层表面，再置于马弗炉中进行第二次煅烧处理，制得所述固体氧化物燃料电池阴极电催化剂。3.根据权利要求2所述固体氧化物燃料电池阴极电催化剂的制备方法，其特征在于，第一次煅烧处理的温度为900
‑
100℃，时间为4
‑
6h。4.根据权利要求2所述固体氧化物燃料电...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆静利，奚修安，符显珠，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：