本发明专利技术公开了一种中温固体氧化物燃料电池阴极材料及其制备方法，属于化学电源固体氧化物燃料电池材料领域。所述阴极材料分子式为(Pr1-xSrx)2O2SO4-δ。制备方法包括：按照化学计量比将Pr和Sr硝酸盐溶于去离子水制成前躯体溶液，并向前躯体溶液加入十二烷基硫酸钠SDS作为硫源并用氨水调节pH为11，将溶液置于40℃恒温水浴加热1h，再将温度升到50℃恒温搅拌加热10h；反应溶液用蒸馏水洗涤抽滤，并于80℃真空干燥，研磨得到前躯体；前躯体在空气气氛1000℃下煅烧5h，得到(Pr1-xSrx)2O2SO4-δ粉体。本发明专利技术阴极材料的在室温下的电导率提高，特殊的形貌更有利于氧还原的进行。
Medium temperature solid oxide fuel cell cathode material and preparation method thereof
The invention discloses a cathode material of a medium temperature solid oxide fuel cell and a preparation method thereof, belonging to the chemical power supply solid oxide fuel cell material field. The cathode material has a molecular formula of (Pr1-xSrx) 2O2SO4- delta. The preparation method comprises: according to stoichiometric Pr and Sr nitrate dissolved in deionized water into the precursor solution, and forward body solution adding twelve sodium dodecyl sulfate SDS as sulfur source and ammonia pH was adjusted to 11, the solution to a constant temperature of 40 DEG C water bath heating 1H, the temperature rise to 50 DEG C temperature mixing heating 10h; distilled water washing filtration with the reaction solution, and vacuum drying at 80 DEG C, grinding the obtained precursor; precursor calcined in air atmosphere at 1000 5h (Pr1-xSrx), get the 2O2SO4- Delta powder. The conductivity of the cathode material of the present invention increases at room temperature, and the special appearance is more favorable for the reduction of oxygen.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于化学电源 固体氧化物燃料电池材料领域。
技术介绍
固体氧化物燃料电池(SOFC)以其高效、洁净和对多种燃料的广泛适应性而具有 广泛的市场应用前景。常规的固体氧化物燃料电池阴极材料的工作在800-100(TC，如此 高的温度，使电极材料和连接体材料的选择范围受到限制。因此，降低电池的工作温度 (650-800°C)成为SOFC发展的必然所趋。但是工作温度的降低，导致电解质的欧姆极化以 及电极的活化极化损失增加，严重影响了电池的性能。传统的高温固体氧化燃料电池阴极 材料LahSrxMnO3 (LSM)由于其在较低的温度下较低的电导率和催化活性不再使用于中低温 固体氧化物燃料电池。含钴的钙钛矿(ABO3)LSCF IAl6Sra4C0a2Fea8CVs(LSCF)阴极界面极 化电阻比LSM低10倍，可以作为潜在的中低温固体氧化物燃料电池阴极材料，但是其热膨 胀系数较高，同时化学稳定性不好，高温下与电解质发生化学反应。B^l6Sra4C0a8Fea2CVs 作为阴极的电池的电化学性能得到提高，但是中低温下电导率较低，在阴极材料性能不足 的条件下，制备出新的中温固体氧化物燃料电池阴极材料成为电池发展的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型的中温固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料及 其制备方法。所制备的材料用作中温固体氧化物燃料电池阴极材料。本专利技术提供的一种新型中温固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料，其特征在于， 阴极材料分子式为(PivxSrx)202S04_s (0 < χ < 0. 1)。本专利技术提供的一种SOFC的阴极材料的制备方法，其特征在于，将金属硝酸 盐、溶解到去离子水中，然后加入氨水，在水浴锅中反应，将最终的反应产物煅烧，得到 (Pr1^xSrx) 202S04_5阴极材料，包括以下反应步骤(a)按照化学计量摩尔比(1-x) χ称取ft·硝酸盐和Sr硝酸盐溶于去离子水中 制成金属离子前躯体溶液，其中0 < χ < 0. 1 ；(b)向金属离子前躯体中加入表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDQ作为硫源，溶液 中金属离子和SDS的摩尔比为1:2;(c)用氨水调节pH约为11 ；(d)将溶液置于水浴中以40°C恒温加热lh，再将温度升到50°C恒温搅拌加热IOh ； 再将反应溶液用蒸馏水洗涤抽滤，并于80°C真空干燥，研磨得到前躯体；(e)前躯体在空气气氛1000°C下煅烧5h，得到(Pr1^xSrx)202S04_5粉体(0 < χ < 0. 1)。本专利技术的有益之处在于1)用模板法制备锶取代的(PrhSrx)2ASCVs的材料与固相方法相比可以降低能耗，并且掺杂发生在分子级水平更有利于取代，摩尔比更容易控制，产物更纯；2)表面活性剂的加入，一方面可以指导合成特殊形貌的阴极材料，另一方面可以 使反应条件更温和。特殊的形貌更有利于氧还原的进行，从而提高电化学性能；3)制备的掺锶的(PrhSrx)2ASCVs阴极材料的在室温下的电导率提高；4)本专利技术制备工艺简单，设备简单，便于操作，能耗低。附图说明图1是所专利技术材料的XRD图；图2是所专利技术材料的衍射峰变化的XRD图；图3是所专利技术材料的SEM图；图4是所专利技术材料的(PrhSrx)2ASCVs室温的电导率曲线图。 具体实施例方式对比例1未掺杂的I^r2O2SO4阴极材料的合成称取4. 1076gPr (NO3)3 · 6Η20，5· 4440g 十二烷基硫酸钠(SDS)，19mlNH3 · H2O0 将 镨硝酸盐加到盛有IOml蒸馏水的烧杯中，再加入SDS，并用氨水调节pH约为11。然后将 其放入到40°C水浴锅中加热保温lh，然后升温至50°C后加热保温10h，并不断搅拌。反应 完毕后，抽滤洗涤，80°C的真空干燥箱中烘12h，得到的前躯体，最后将前躯体在空气气氛下 IOOO0C 5h，得到所需的Pr2ASO4阴极材料。Pr2ASO4的XRD测试结果如图1所示，结果显示 未出现杂峰。衍射峰的变化，如图2所示。所得粉体的SEM测试结果如图3所示，结果显示， 颗粒比较大，室温下的电导率测试结果如图4所示，未掺锶的电导率较低。实施例IPr位掺杂的(PrQ. 98Sr0.02 ) 2 02 S04_s阴极材料的合成称取4. 0245gPr (NO3) 3 · 6H20，0. 0406gSr (NO3)2, 5. 4440g 十二烷基硫酸钠(SDS)， 19mlNH3 -H2O0将镨盐和锶盐加到盛有IOml蒸馏水的烧杯中，再加入SDS，并用氨水调节pH 约为11。然后将其放入到40°C水浴锅中加热保温lh，然后升温至50°C后加热保温10h，并 不断搅拌。反应完毕后，抽滤洗涤，80°C的真空干燥箱中烘12h，得到的前躯体，最后将前躯 体在空气气氛下10001釙，得到所需的(Pra98Sratl2)2O2SCVs阴极材料。(Pra98Sratl2)2O2SCVs 的XRD测试结果如图1所示，测定结果表明Sr的掺杂并没有杂峰出现。掺杂少量的半径较 大的Sr取代ft·位，导致衍射峰向小角度偏移，如图2所示。所得粉体的SEM测试结果如图 3所示，从图中可已看出，颗粒变小，同时颗粒由颗粒堆积成孔，有利于氧离子的传输。室温 下的电导率测试结果如图4所示，结果显示电导率较未掺杂之前略有增加，与XRD图相对 应。实施例2ft·位掺杂的(PrQ. 97Sr0.03) 202S04_s阴极材料的合成称取3. 9828gPr (NO3) 3 · 6H20，0. 0598gSr (NO3)2, 5. 4451g 十二烷基硫酸钠(SDS)， 19mlNH3 -H2O0将镨盐和锶盐加到盛有IOml蒸馏水的烧杯中，再加入SDS，并用氨水调节pH 约为11。然后将其放入到40°C水浴锅中加热保温lh，然后升温至50°C后加热保温10h，并 不断搅拌。反应完毕后，抽滤洗涤，80°C下真空干燥12h，得到的前躯体，最后将前躯体在空 气气氛下10001: ，得到产物所需的(Pra97Sratl3)2O2SCVs阴极材料。(Pra97Sratl3)2O2SCV的 XRD测试结果如图1所示，结果表明Sr的掺杂并没有杂峰出现。随着进一步增加Sr的掺杂量，衍射峰继续向小角度偏移，如图2所示，所得粉体的SEM测试结果如图3所示，从图中可 以看出，颗粒达到最小，由纳米片堆积成的孔，有利于氧离子的传输，从而提高电化学性能。 室温下的电导率测试结果如图4所示，结果显示电导率又有明显的增加，较未掺杂之前提 高了 5倍，与XRD图相对应。实施例3ft·位掺杂的(PrQ. 94Sr0.06) 202S04_ δ的阴极材料合成称取3. 8602gPr (NO3) 3 · 6H20，0. 1196gSr (NO3)2, 5. 4454g 十二烷基硫酸钠(SDS)， 19mlNH3 -H2O0将镨盐和锶盐加到盛有IOml蒸馏水的烧杯中，再加入SDS，并用氨水调节pH 约为11。然后将其放入到40°C水浴锅中加热保温1，然后升温至50°C后加热保温10h，并不 断搅拌。反应完毕后，洗涤抽滤，在80°C的真空干燥箱中干燥12h，得到前躯体，最后将得到 的前躯体在本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种中温固体氧化物燃料电池阴极材料，其特征在于，阴极材料分子式为（Ｐｒ１－ｘＳｒｘ）２Ｏ２ＳＯ４－δ，０＜ｘ＜０．１。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈雪玲，夏定国，刘雅敏，刘淑珍，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11
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