【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源及固体氧化物电池，涉及一种sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极及其制备方法和应用。
技术介绍
1、固体氧化物电池(solid oxide cells, socs)以其效率高、燃料灵活、全固态结构等优点成为备受关注的能源转化技术。socs不仅可以在燃料电池模式下工作将燃料的化学能转化成电能，还可以在电解池模式下工作，将可再生能源产生的电能转变为氢能等清洁能源，具有广泛的应用前景。
2、高温电解制氢涉及到燃料极的析氢反应与氧电极的析氧反应两种催化材料，因而通常需要多步不同温度的烧结处理以满足不同催化剂层的成型烧结需求。因此，同时满足上述两个反应的双功能的电极材料可以简化sofc电池制备工艺，实现更好的经济效益。
3、sfmo材料是一种新型的钙钛矿结构的sr2fe1 .5mo0 .5o6-d(sfmo)，其作为双功能电极材料，在空气和氢气气氛下表现出非常好的化学稳定性和高的电导率以及优异的氧化还原稳定性和电化学性能。
4、具有双功能催化作用的sfmo材料虽然可以同时用作燃料极和氧电极，但是性能仍有较大的提升空间。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极及其制备方法和应用，通过对现有的sfmo粉体（sr2fe1.5mo0.5o6-d）进行改性，合成sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极，该复合电极对析氢反应与析氧反应均有较好的电催化
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。
3、根据本专利技术的第一方面，提供一种sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极，所述复合电极中，按质量百分比计，sr2fe1.5mo0.5o6-d的含量为95%~50%，cecoo3的含量为5%~50%；其中，d的取值范围为-0.1~0.1。
4、上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极，所述cecoo3中，ce和co的摩尔比例为1:(0.9~1.1)。
5、根据本专利技术的第二方面，提供一种上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法，包括如下步骤：
6、1）cecoo3粉体的制备
7、将硝酸铈和硝酸钴溶于水中，混合后得到溶液a；再将溶液a与edta的氨水溶液混合得到溶液b，然后将溶液b蒸发形成凝胶；
8、将凝胶在第一温度下加热，然后在第二温度下加热保温，制备得到cecoo3粉体；
9、2）sfmo-cecoo3浆料的制备
10、将sfmo材料与所述步骤1）中制备得到的cecoo3粉体进行混合得到混合粉体，然后将所述混合粉体与粘结剂和有机溶剂进行球磨混合，得到sfmo-cecoo3浆料；
11、3）sfmo-cecoo3复合电极的制备
12、将sfmo-cecoo3浆料印刷至ysz电解质表面的两个侧面；随后恒温加热，冷却后获得sfmo-cecoo3复合电极；
13、其中，sfmo表示sr2fe1.5mo0.5o6-d，d的取值范围为-0.1~0.1。
14、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤1）中，所述硝酸铈和硝酸钴按照ce3+和co3+的摩尔比例为1:(0.9~1.1)进行混合。
15、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤1）中，溶液a和edta的氨水溶液的用量按摩尔比计算，（ce3+和co3+）:edta为1:(3.9~4.1)。
16、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤1）中，所述溶液b中，所述硝酸铈的浓度为5~100 mmol/l。
17、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤1）中，所述溶液b中，所述硝酸钴的浓度为5~100 mmol/l。
18、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤1）中，所述溶液b中，所述edta的氨水溶液的浓度为50~200 mmol/l。
19、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤1）中，将溶液b在75~150℃的温度下搅拌蒸发形成凝胶。
20、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤1）中，所述第一温度为230~270℃（例如，240℃、250℃或260℃），加热时间为3~7小时（例如，4小时、5小时或6小时）。
21、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤1）中，所述第二温度为550~650℃（例如，560℃、580℃、600℃、620℃或640℃），加热时间为3~7小时（例如，4小时、5小时或6小时）。
22、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤2）中，sfmo材料包括sr2fe1.5mo0.5o6-d，其中，d的取值范围为-0.1~ 0.1。
23、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤2）中，所述sfmo材料的粒径为0.05~1μm（例如，0.1μm、0.3μm、0.5μm、0.7μm或0.9μm）。
24、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤2）中，所述cecoo3粉体的粒径为0.05~1μm（例如，0.1μm、0.3μm、0.5μm、0.7μm或0.9μm）。
25、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤2）中，所述sfmo材料与所述cecoo3粉体按质量比为1~20:1（例如，18:1、12:1或6:1）进行混合。
26、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤2）中，所述粘结剂包含乙基纤维素、pvb和pva的一种或多种材料。
27、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤2）中，所述有机溶剂包括松油醇、丁基卡必醇和邻苯二甲酸二丁酯中的至少一种。
28、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤2）中，所述粘结剂的质量占所述有机溶剂质量的5~7 %。
29、在上述sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法中，所述步骤3）中，将所述sfmo-cecoo3浆料作为燃料极功能层印刷浆料，通过丝网印刷至ysz电解质表面的两个侧面。
30本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极，其特征在于，所述复合电极中，按质量百分比计，Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d的含量为95%~50%，CeCoO3的含量为5%~50%，其中，d的取值范围为-0.1~0.1。
2.根据权利要求1所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极，其特征在于，所述CeCoO3中，Ce和Co的摩尔比例为1:(0.9~1.1)。
3. 一种根据权利要求1或2所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，所述硝酸铈和硝酸钴按照Ce3+和Co3+的摩尔比例为1:(0.9~1.1)进行混合。
5.根据权利要求3所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，溶液A和EDTA的氨水溶液的用量按摩尔比计算，（Ce3+和Co3+）:ED
6. 根据权利要求3所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述溶液B中，所述硝酸铈的浓度为5~100 mmol/L；所述硝酸钴的浓度为5~100 mmol/L；所述EDTA的氨水溶液的浓度为50~200 mmol/L。
7. 根据权利要求3所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，将溶液B在75~150 ℃温度下搅拌蒸发形成凝胶。
8. 根据权利要求3所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，所述第一温度为230~270 ℃，加热时间为3~7小时。
9. 根据权利要求3所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，所述第二温度为550~650 ℃，加热时间为3~7小时。
10. 根据权利要求3所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，所述SFMO材料的粒径为0.05~1 μm。
11. 根据权利要求3所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，所述CeCoO3粉体的粒径为0.05~1 μm。
12.根据权利要求3所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，所述SFMO材料与所述CeCoO3粉体按质量比为1~20:1进行混合。
13. 根据权利要求3所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，所述粘结剂的质量占所述有机溶剂质量的5~7 %。
14.根据权利要求3所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，所述粘结剂包括乙基纤维素、PVB和PVA中的一种或多种材料；
15.根据权利要求3所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中，将所述SFMO-CeCoO3浆料作为燃料极功能层印刷浆料，通过丝网印刷至YSZ电解质表面的两个侧面。
16.根据权利要求15所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中，将所述SFMO-CeCoO3浆料通过丝网印刷多次重复印刷至YSZ电解质表面的两个侧面。
17.根据权利要求3所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中，SFMO-CeCoO3浆料印刷至YSZ电解质表面的涂层厚度为5-50μm。
18.根据权利要求3所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中，所述恒温加热的温度为900~1100℃，时间为1~3h。
19.一种根据权利要求1或2所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极在固体氧化物电池领域的应用。
20.根据权利要求19所述的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-d-CeCoO3复合电极在固体氧化物电池领域的应用，其特征在于，所述Sr2Fe1.5Mo0.5O...
【技术特征摘要】
1.一种sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极，其特征在于，所述复合电极中，按质量百分比计，sr2fe1.5mo0.5o6-d的含量为95%~50%，cecoo3的含量为5%~50%，其中，d的取值范围为-0.1~0.1。
2.根据权利要求1所述的sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极，其特征在于，所述cecoo3中，ce和co的摩尔比例为1:(0.9~1.1)。
3. 一种根据权利要求1或2所述的sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，所述硝酸铈和硝酸钴按照ce3+和co3+的摩尔比例为1:(0.9~1.1)进行混合。
5.根据权利要求3所述的sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，溶液a和edta的氨水溶液的用量按摩尔比计算，（ce3+和co3+）:edta为1:(3.9~4.1)。
6. 根据权利要求3所述的sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法，其特征在于，所述溶液b中，所述硝酸铈的浓度为5~100 mmol/l；所述硝酸钴的浓度为5~100 mmol/l；所述edta的氨水溶液的浓度为50~200 mmol/l。
7. 根据权利要求3所述的sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，将溶液b在75~150 ℃温度下搅拌蒸发形成凝胶。
8. 根据权利要求3所述的sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，所述第一温度为230~270 ℃，加热时间为3~7小时。
9. 根据权利要求3所述的sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，所述第二温度为550~650 ℃，加热时间为3~7小时。
10. 根据权利要求3所述的sr2fe1.5mo0.5o6-d-cecoo3复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，所述sfmo材料的粒径为0....
【专利技术属性】
技术研发人员：王建强，王之桀，张宇轩，杨征，程付鹏，杜朋，李小杰，
申请(专利权)人：中石油深圳新能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。