一种Ni掺杂SmBaFe2O5高效燃料电池阴极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Ni掺杂SmBaFe2O5高效燃料电池阴极材料的制备方法，该Ni掺杂SmBaFe2O5高效燃料电池阴极材料的化学式为SmBaFeNiO5。本发明专利技术采用简单的固相合成应法制备Ni掺杂SmBaFe2O5燃料电池阴极材料，电学性能高效，成本低廉，操作方便，便于规模化生产。便于规模化生产。便于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种Ni掺杂SmBaFe2O5高效燃料电池阴极材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及固体燃料电池领域，具体涉及一种Ni掺杂SmBaFe2O5燃料电池阴极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cells，SOFCs)相比于其他电池具有以下特点：电化学过程不受卡诺循环的限制，比内燃机更加简单高效；不存在电极腐蚀和电解液泄露等问题；燃料适应性较强，可使用氢气、甲烷、碳氢化合物甚至固态碳等为燃料，清洁无污染；能量转换效率高，运行过程中产生大量热能，使用热电联供装置可以进一步提高综合效率(＞70％)。因此，固体氧化物燃料电池是未来能源发展的主要方向之一。
[0003]传统的SOFC是8％(摩尔分数)Y2O3掺杂的ZrO2(8YSZ)为电解质、Ni
‑
YSZ金属陶瓷氧化物为阳极、La
0.8
Sr
0.2
MnO3‑
δ
(LSM)为阴极，其运行温度高达1000℃。高操作温度有益于减少电解质的欧姆损失和改善电极反应动力学，高操作温度也会导致一些问题，电池在高温条件下工作会引起材料性能衰减、连接体和密封剂的可用材料受限、电极与电解质在高温下发生反应以及电池启动和关闭较慢等。基于SOFC商业化对电极材料性能的要求，中低温(500
‑
800℃)燃料电池电极材料发展，燃料电池的电极性能、稳定性等是该领域的研究关注点。。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种良好阴极材料SmBaFeNiO5的制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术是通过如下技术方案予以实现的：
[0006]步骤1：以高纯级的Sm2O3、BaCO3、Fe2O3、NiO为原料，以化学式SmBaFeNiO5的比例掺杂；
[0007]步骤2：将步骤1中摩尔配比的原料置于研钵中加入酒精充分研磨混合，获得均匀混合的粉末样品；
[0008]步骤3：将步骤2获得的粉末放入磨模具中，在10MPa的压力下将粉末样品压成直径为8mm的薄坯；
[0009]步骤4：将步骤3获得的薄坯置入高温箱式炉，设定温度为1150℃，煅烧保持12h，然后自然冷却，得到样品SmBaFeNiO5。
[0010]与现有技术比，本专利技术制备方法选用固相合成法制备Ni掺杂钙钛矿SOFC阴极材料节省成本、可操作性强、高催化活性、易于大规模工业化推广等优点。采用本专利技术方法制备Ni掺杂钙钛矿SOFC可为改善其阴极材料的性能提供借鉴。
附图说明：
[0011]图1为Ni掺杂前后SmBaFeNiO5、SmBaFe2O5样品进行烧结后的室温下的XRD谱，可见
样品已经烧结成为钙钛矿结构。
[0012]图2为Ni掺杂前后SmBaFeNiO5、SmBaFe2O5样品阴极材料在800℃
‑
12h、5％CO2环境下的XRD谱，可见样品在高温及CO2环境下是稳定的。
[0013]图3为Ni掺杂前后SmBaFeNiO5、SmBaFe2O5样品分别在600℃、650℃、700℃、750℃、800℃温度时的阻抗谱，可见样品在掺杂Ni后的阻抗处于低阻抗区。
[0014]图4为Ni掺杂前后SmBaFeNiO5、SmBaFe2O5样品分别在600℃、650℃、700℃、750℃、800℃时温度的电导率曲线，对样品在Ni掺杂前后的电导率变化进行对比。
具体实施方式：
[0015]现结合具体实施实例对本专利技术做进一步地描述：
[0016]制备SmBaFeNiO5，其制备方法如下：
[0017]利用电子天平称取各比例样品对应原料试剂以高纯级的Sm2O3、BaCO3、Fe2O3、NiO为原料，以化学式SmBaFeNiO5的比例掺杂，将样品混合放入研钵中充分混合5h，随后用胶头滴管吸入烧杯中，烘干12h。烘好的样品置于研钵中加入酒精充分研磨混合，获得均匀混合的粉末样品，将混合粉末放入磨模具中，在10MPa的压力下将粉末样品压成直径为8mm的薄坯；将薄坯置入高温箱式炉，设定温度为1150℃，煅烧保持12h，然后自然冷却，得到样品SmBaFeNiO5。
[0018]图1表示的是Ni掺杂前后样品SmBaFeNiO5X射线衍射图谱。图2表示的是800℃、CO2氛围中保温12h后Ni掺杂前后SmBaFeNiO5样品X射线衍射图谱。图3是Ni掺杂前后样品SmBaFeNiO5交流阻抗图谱。图4是Ni掺杂前后样品SmBaFeNiO5电导率变化图谱。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ni掺杂SmBaFe2O5高效燃料电池阴极材料，所述高效燃料电池阴极材料的化学式为SmBaFeNiO5。2.如权利要求1所述Ni掺杂SmBaFeNiO5高效燃料电池阴极材料的制备方法，其特征在于，所述的Ni掺杂SmBaFeNiO5高效燃料电池阴极材料为采用固相合成反应法制备，所述的方法包括如下步骤：步骤1：以高纯级的Sm2O3、BaCO3、Fe2O3、NiO为原料，以化学式SmBaFeNiO5的比例掺杂；步骤2：将步骤1中摩尔配比的原料置于研钵中加入酒精充分研磨混合，获得均匀混合的粉末样品；步骤3：将步骤2获得的粉末放入磨模具中，在10MPa的压力下将粉末样品压成直径为8mm的薄坯；步骤4：将步骤3获得的薄坯置入高温箱式炉，设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：晏浩圆，李泽朋，杨斐然，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：