原位自组装双钙钛矿复相空气极材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种原位自组装双钙钛矿复相空气极材料及其制造方法，该空气极材料的化学式为：Pr

【技术实现步骤摘要】
原位自组装双钙钛矿复相空气极材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于固体氧化物燃料电池和电解池
，具体涉及一种原位自组装高活性高稳定性双钙钛矿复相空气极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能的全固态发电装置，具有转化效率高、环境友好、燃料灵活性等特点。SOFC还可以逆向运行(固体氧化物燃料电解池，SOEC)，利用可再生能源的电力高效制取绿氢。但传统SOFC工作温度较高，一般在800～1000℃。高的工作温度对电堆连接体、密封剂等组件的性能要求高，导致SOFC成本难以降低。此外，高温加速电池、电堆以及系统配件性能的快速衰退、电池寿命缩短。上述问题阻碍了SOFC的产业化进程。降低SOFC工作温度到中低温段(400
‑
700℃)可以有效解决上述问题，因此发展中低温固体氧化物燃料电池、电解池是目前本领域的研究热点。
[0003]SOFC空气极是氧气分子发生还原反应的场所，由于氧分子的还原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位自组装双钙钛矿复相空气极材料，其特征在于，该空气极材料的化学式为：Pr
x
(Ba
0.5
Sr
0.5
)1‑
x
Co1‑
y
‑
z
W
y
Fe
z
O3‑
δ
，其中0<x<0.5，0<y≤0.4，0≤z≤0.4，0≤δ≤0.5，该材料的A位和B位分别掺杂Pr
3+
和W
6+
离子。2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述材料由A位有序双钙钛矿相和B位有序双钙钛矿相组成，其中，A位有序双钙钛矿相的化学式为：Pr(Ba,Sr)(Co,Fe)2O
5+δ
，B位有序双钙钛矿相化学式为：(Ba,Sr)2Co(Fe,W)O6‑
δ
。3.根据权利要求2所述的材料，其特征在于，所述复相空气极粉材料具有纳米复合结构，其中A位有序双钙钛矿相的晶粒尺寸为180
‑
240nm，B位有序双钙钛矿相的晶粒尺寸为20
‑
50nm，且B位有序双钙钛矿相纳米颗粒均匀分散在A位有序双钙钛矿相大颗粒的表面；A位有序双钙钛矿相与B位有序双钙钛矿相的晶界处形成共格连接结构。4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，x、y、z取以下数值组合：x＝0.25，y＝0.2，z＝0.2；或x＝0.45，y＝0.05，z＝0.4；或x＝0.1，y＝0.4，z＝0.2；或x＝0.25，y＝0.125，z＝0.3；或x＝0.25，y＝0.2，z＝0.3；或x＝0.3，y＝0.2，z＝0.3；δ由电荷守恒原理确定。5.一种如权利要求1所述原位自组装双钙钛矿复相空气极材料的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：按照Pr
x
(Ba
0.5
Sr
0.5
)1‑
x
Co1‑
y
‑
z
W
y
Fe
z
O3‑
δ
化学计量比，分别称取纯度在99.9％及以上的Pr6O
11
、Ba(NO3)2、Sr(NO)3、Co(NO3)2·
6H2O、(NH4)
10
[H2W
12
O
42
]
·
4H2O、Fe(NO3)3·
9H2O试剂溶于稀硝酸溶液中混合均匀；S2：以金属离子和柠檬酸摩尔比为1:1
‑
3的比例加入一水合柠檬酸，以Ba离子与乙二胺四乙酸(EDTA)摩尔比为1:1
‑
2的比例加入EDTA，并不断搅拌，用氨水调节溶液直至EDTA完全溶解，于60
‑
90℃中水浴得到均匀溶胶；S3：将溶胶于烘箱中60
‑
100℃保温得到干凝胶，之后于200
‑
400℃加热直至干凝胶自蔓延燃烧形成蓬松的Pr
x
(Ba
0.5
Sr
0.5
)1‑
x
Co1‑
y
‑
z
W
y
Fe
z
O3‑
δ
前驱体粉体；S4：将前驱体粉末充分研磨，放入马弗炉中进行热处理，热处理温度为400
‑
900℃，保温时间2
‑
10h，使前驱体粉体中的有机物充分分解，得到热处理后的粉体；S5：将热处理后的粉体在空气中煅烧，煅烧温度为950
‑
1200℃，煅烧时间为2
‑
10h，得到Pr
x
(Ba
0.5
Sr
0.5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜志鸿，赵海雷，沈乐宇，张敏，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：