一種中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極及制備
【專利摘要】本發(fā)明屬于燃料電池和電解池技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極及其制備方法。該中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極通過在氫氣氣氛下加熱還原A位缺陷的質(zhì)子導(dǎo)體氧化物，原位生長得到納米金屬顆粒于質(zhì)子導(dǎo)體氧化物上，并和質(zhì)子導(dǎo)體氧化物組成得到復(fù)合電極。本發(fā)明的中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極具有優(yōu)越的熱穩(wěn)定性和催化活性，可被用于固體氧化物燃料電池或固體氧化物電解池，且具有更低的操作溫度，更具有實際應(yīng)用價值；該電極中的納米金屬顆粒可以在還原氣氛的條件下被原位制備出來，并且在氧化氣氛的條件下返回到質(zhì)子導(dǎo)體氧化物的晶格，故該電極中的金屬納米顆粒催化劑在一定程度上是可再生的。
【專利說明】
一種中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極及制備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于燃料電池和電解池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]固體氧化物電池(SOCs)根據(jù)應(yīng)用方向，可以分為把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的固體氧化物燃料電池(SOFCs)和利用電能產(chǎn)生燃料的固體氧化物電解池(SOECs)?？赡婀腆w氧化物電池(R-SOCs)即采用同一個基本結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的操作條件和需求可以采用SOFCs或SOECs模式。
[0003]以BaCeO3、SrCeO3、BaZr03、SrZrO3為主體的鈣鈦礦質(zhì)子導(dǎo)體已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到SOFCs的電解質(zhì)中。由于質(zhì)子的迀移能力大于氧離子，故以質(zhì)子導(dǎo)體為電解質(zhì)的SOCs相比以氧離子導(dǎo)體為電解質(zhì)的SOCs更適合于在中低溫下操作。對于該類電池的陽極(SOFCs中)或陰極(SOECs中)通常由兩類構(gòu)成:第一類是傳統(tǒng)的金屬(以鎳為例)和電解質(zhì)粉體按一定的比例混合組成的金屬-陶瓷復(fù)合物，然后通過高溫(通常>1400°C)焙燒形成復(fù)合電極(如專利CN101295792);第二類是先制備多孔電解質(zhì)骨架，然后浸漬金屬硝酸溶液，通過采用較低的溫度分解硝酸鹽得到納米顆粒，由納米顆粒和電解質(zhì)骨架一起構(gòu)成復(fù)合電極(如專利CN102332588B)。
[0004]第一種方法制備的金屬(鎳)和電解質(zhì)復(fù)合電極由于需要高溫焙燒，導(dǎo)致顆粒尺寸都在微米尺度，所以活性較差;第二種方法制備的復(fù)合電極的金屬催化劑一般為納米尺度，且活性較高，但由于金屬納米顆粒和電解質(zhì)之間沒有作用力的存在且納米結(jié)構(gòu)的催化劑表面能較大，因此在電池運行過程中，納米顆粒會逐漸粗化而使活性降低。鑒于現(xiàn)有電極的缺點，開發(fā)在中低溫下具有高催化活性并且能維持高化學(xué)和熱穩(wěn)定性的電極材料顯得十分重要;與此同時，新型電極材料的開發(fā)會帶來其他組件材料和電池設(shè)計的多樣性，從而最終能降低電池的生產(chǎn)和維護成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)SOCs電極中的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極。其和現(xiàn)有的電極相比具有更好的催化活性和更好的穩(wěn)定性。
[0006]本發(fā)明另一目的在于提供一種上述中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極的制備方法。
[0007]本發(fā)明的目的通過下述方案實現(xiàn):
[0008]—種中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極，通過在氫氣氣氛下加熱還原A位缺陷的質(zhì)子導(dǎo)體氧化物，原位生長得到納米金屬顆粒于質(zhì)子導(dǎo)體氧化物上，并和質(zhì)子導(dǎo)體氧化物組成得到復(fù)合電極。
[0009]本發(fā)明所述的A位缺陷的質(zhì)子導(dǎo)體氧化物，化學(xué)式可表述為A1-aRMpB1-e03-s，0〈a<0.25，0〈0<0.44為8&、5廣03中的一種或一種以上，1?1為？(1、？伙詘、厶8、厶11、祖、卩6、(:0、]\111、01中的一種或一種以上，13為21'工6、￥、￥13、則、6(1、07、3111、1^、3(3中的一種或一種以上。
[0010]所述加熱還原的溫度為700?1000°C，優(yōu)選為900°C。
[0011 ] 所述還原的時間為5min?24h，優(yōu)選為45min。
[0012]所述氫氣氣氛中氫氣的含量優(yōu)選為5%。
[0013]本發(fā)明所述的A位缺陷的質(zhì)子導(dǎo)體氧化物，可采用一種固相制備方法制備得到，該方法通過將分別含有A、RM和B的氧化物前驅(qū)體或碳酸鹽前驅(qū)體原料按AnRMeBnsOw的化學(xué)反應(yīng)計量比混合均勻，其中0〈α < 0.25，0〈β < 0.4，在1000?1500°C煅燒至成相得到。
[0014]本發(fā)明所述的A位缺陷的質(zhì)子導(dǎo)體氧化物，可采用一種液相制備方法制備得到，該方法通過將分別含有A、RM和B的硝酸鹽前驅(qū)體原料的化學(xué)反應(yīng)計量比混合均勻，其中0〈€^0.25，0〈0<0.4，加入絡(luò)合劑進行絡(luò)合，在800?1300°(:煅燒至成相得到。
[0015]所用的絡(luò)合劑為檸檬酸、甘氨酸和乙二胺四乙酸中的至少一種。
[0016]本發(fā)明的中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極，通過在氫氣氣氛下加熱還原上述固相制備方法或液相制備方法得到的A位缺陷的質(zhì)子導(dǎo)體氧化物，原位生長得到納米金屬顆粒，并和質(zhì)子導(dǎo)體氧化物組成得到復(fù)合電極。
[0017]本發(fā)明的中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極具有優(yōu)越的熱穩(wěn)定性和催化活性，可被用于固體氧化物燃料電池或固體氧化物電解池;且本發(fā)明的中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極具有更低的操作溫度，更具有實際應(yīng)用價值。
[0018]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及有益效果:
[0019]與現(xiàn)有的電極相比較，本發(fā)明的中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極中原位生長的納米金屬顆粒和微米級的金屬催化劑相比具有更高的催化活性;與非原位沉積的納米顆粒相比具有更高的熱和化學(xué)穩(wěn)定性;該電極中的納米金屬顆?？梢栽谶€原氣氛的條件下被原位制備出來，并且在氧化氣氛的條件下返回到質(zhì)子導(dǎo)體氧化物的晶格，故該電極中的金屬納米顆粒催化劑在一定程度上是可再生的。
【附圖說明】
[0020]圖1為實施例1中制備的Ba0.gN1.!(Ce0.sY0.d0.!^—s質(zhì)子導(dǎo)體的SEM圖。
[0021 ] 圖2為實施例2中制備的Ba0.gN1.l(Cet).8Y0.2)0.9Ο3-s質(zhì)子導(dǎo)體被氫氣還原后由Ni納米顆粒和BaCe0.8Υο.2θ3-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極的SEM圖。
[0022]圖3為施例4中原位生長的Ni納米顆粒和BaCe0.8Υο.2θ3-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極的極化電阻圖。
[0023]圖4為施例4中原位生長的Ni納米顆粒和BaCe0.8Υο.2θ3-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極的極化電阻的穩(wěn)定性圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0025]下列實施例中所用的試劑均可從商業(yè)渠道購買得到。
[0026]實施例1:
[0027]使用高純度的Ba⑶3、Ce02、Ni203以及Y2O3粉末(分析純)，按照化學(xué)式Ba0.gN1.!(Ce0.sY0.2)0.9O3-S的化學(xué)計量比進行稱量配料;然后將其在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨5小時，烘干，在1200°C的空氣氣氛下焙燒10小時;將制得的粉末在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨2小時，混合均勻，烘干，加入15%的碳(質(zhì)量比)，然后壓制得坯體;最后將坯體在1250 °C燒結(jié)10小時，得到多孔Ba0.gN1.!(Ce0.sY0.2)Q.903—s材料(如圖1所示)。多孔Ba0.gN1.!(Ce0.8Y0.2)().903-s材料在800°C以及5%!fe/Ar條件下進行高溫還原，最終得到Ni納米顆粒和BaCe0.8Y0.2O3-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極。
[0028]實施例2:
[0029]多孔Ba0.gN1.KCe0.sY0.d0.!^—s材料在900°C以及5%H2/Ar條件下進行高溫還原，最終得到Ni納米顆粒和BaCeQ.8YQ.203—s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極(如圖2所示)。其余步驟同實施例1。
[0030]實施例3:
[0031]多孔Ba0.gN1.KCe0.sY0.d0.!^—s材料在1000°C以及5%H2/Ar條件下進行高溫還原，最終得到Ni納米顆粒和和BaCe0.8YQ.2O3-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極。其余步驟同實施例1。
[0032]實施例4:
[0033]多孔Ba0.gN1.KCe0.sY0.〗)。.!^—s 材料在900°C 以及 5%H2/Ar(含 3%H20)條件下進行高溫還原，最終得到Ni納米顆粒和BaCe0.8YQ.2O3-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極。其余步驟同實施例I。
[0034]對原位生長的Ni納米顆粒和BaCe0.8Υο.2θ3-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極進行極化電阻測試，測試條件為650°C，氫氣氣氛(含3%出0)，結(jié)果如圖3所不。
[0035]對原位生長的Ni納米顆粒和BaCe0.8Υο.2θ3-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極的極化電阻進行長時間穩(wěn)定性測試，測試條件為650°C，氫氣氣氛(含3%Η20)，測試時間200小時，結(jié)果如圖4所示。
[0036]實施例5:
[0037]使用高純度的BaCO3、SrCO3、CeO2、Ni203以及Y2O3粉末(分析純)，按照化學(xué)式(Ba0.5Sr0.5)().9Ni().1(Ce().8Y().2)().903-s的化學(xué)計量比進行稱量配料;然后將其在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨5小時，烘干，在1200 °C空氣氣氛下焙燒10小時;將制得的粉末在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨2小時，混合均勻，烘干，加入15%碳(質(zhì)量比)，然后壓制得坯體；最后將坯體在1250°C燒結(jié)10小時，得到多孔(Ba0.5SrQ.skgN1.KCe0.8Y0.2)Q.903—s材料。多孔(Ba0.sSr0.d0.gNiQ.KCeQ.sYQ.:?)。.!^—s 材料在900°C 以及5%H2/Ar (含3%Η20)條件下進行高溫還原，最終得到Ni納米顆粒和Ba0.5Sr0.sCe0.sY0.2Ο3-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極。
[0038]實施例6:
[0039]使用高純度的Ba⑶3、Ce02、Ni203以及Y2O3粉末(分析純)，按照化學(xué)式BaQ.8Ni0.2(Ce0.sY0.2)0.8O3-S的化學(xué)計量比進行稱量配料;然后將其在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨5小時，烘干，在1200°C空氣氣氛下焙燒10小時;將制得的粉末在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨2小時，混合均勾，烘干，加入15 %碳，然后壓制得還體;最后將還體在1250 °C燒結(jié)10 小時，得到多孔 8&().8附().2(06().8￥().2)().803—?；材料。多孔83().8祖().2(06().8￥().2)().803—?；材料在9000C以及5%出/^1"(含3%!120)條件下進行高溫還原，最終得到附納米顆粒和1^06().8￥().203-5質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極。
[0040]實施例7:
[0041]按照化學(xué)式Bao^N1.KCe0.sYwksOw的化學(xué)計量比制備，其他步驟同實施例6，最終得到Ni納米顆粒和BaQ.75(Ce0.8Y().2)().803-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極。
[0042]實施例8:
[0043]使用高純度的8&(:03、0602、？(10以及￥203粉末(分析純)，按照化學(xué)式8&().9?(10.1(Ce0.sY0.2)0.9O3-S的化學(xué)計量比進行稱量配料;然后將其在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨5小時，烘干，在1100°C空氣氣氛下焙燒10小時;將制得的粉末在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨2小時，混合均勻，烘干，加入15 %碳(質(zhì)量比)，然后壓制得坯體；最后將坯體在1250°C燒結(jié) 10小時，得到多孔8&0.疋(1().1(06().8￥().2)().903—?；材料。多孔83().9?(1().1(06().8￥0.2)
0.9O3-S材料在900°C以及5%出/^1"(含3%!120)條件下進行高溫還原，最終得到?(1納米顆粒和BaCe0.8Y0.2O3-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極。
[0044]實施例9:
[0045]使用高純度的8&(:03、2“2、？(10以及￥203粉末(分析純)，按照化學(xué)式8&().9?(10.1(Zr0.sY0.2)0.9O3-S的化學(xué)計量比進行稱量配料;然后將其在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨5小時，烘干，在1200°C空氣氣氛下焙燒10小時;將制得的粉末在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨2小時，混合均勻，烘干、加入15 %碳(質(zhì)量比)，然后壓制得坯體；最后將坯體在1250°C燒結(jié) 10小時，得到多孔8&0.疋(1().1(218￥().2)().903—?；材料。多孔83().9?(1().1(2竹.8￥0.2)
0.9O3-S材料在900°C以及5%出/^1"(含3%!120)條件下進行高溫還原，最終得到?(1納米顆粒和BaZr0.8Y0.2O3-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極。
[0046]實施例10:
[0047]使用高純度的BaCO3、ZrO2、CeO2、Ni2O3以及Y2O3粉末(分析純)，按照化學(xué)式Ba0.gNiuZn^Cet^Y0.1Os—s的化學(xué)計量比進行稱量配料;然后將其在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨5小時，烘干，在1200°C空氣氣氛下焙燒10小時;將制得的粉末在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨2小時，混合均勻，烘干、加入15%碳(質(zhì)量比)，然后壓制得坯體;最后將坯體在1 2 50 °C燒結(jié)10小時，得到多孔Ba0.9N1.1Zr0.4CeQ.4Y0.ι034材料。多孔Ba0.gN1.1ZruCeuY0.1Os—s材料在900°C以及5%H2/Ar(含3%Η20)條件下進行高溫還原，最終得到Ni納米顆粒和Ba0.9Zr().4Ce().4Y().103-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極。
[0048]實施例11:
[0049]使用高純度的BaCO3、CeO2、Ni2O3以及Y2O3粉末(分析純)，按照化學(xué)式Ba0.sNiuCe0.sY0.W3-S的化學(xué)計量比進行稱量配料;然后將其在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨5小時，烘干，在1200°C空氣氣氛下焙燒10小時;將制得的粉末在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨2小時，混合均勻，烘干，加入15%碳(質(zhì)量比)，然后壓制得坯體;最后將坯體在 1250°C 燒結(jié) 10 小時，得到多孔 8&().8祖().106().8￥().103—?；材料。多孔83().8祖().106().8￥().103—4才料在900 °C以及5% H2/Ar (含3% H2O)條件下進行高溫還原，最終得到Ni納米顆粒和Ba0.8Ce0.8Y0.103-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極。
[0050]實施例12:
[0051]使用高純度(分析純)的Ba(N03)2、Ce(N03)3.6Η20、Υ(Ν03)3.6H2O和Pd(NO3)2.2H20，按照化學(xué)式BaQ.9Pd0.KCe0.gY0.化學(xué)計量比進行稱量配料;然后將其在燒杯中溶解并加入適量的Η)ΤΑ和CA作為絡(luò)合劑，本例中總金屬離子:EDTA: CA= 1: 1: 2(摩爾比)；通過氨水來調(diào)節(jié)pH使所有金屬離子能完全絡(luò)合;接著在90°C下加熱蒸發(fā)水至透明的凝膠狀;把凝膠在240°C的烘箱下干燥，使碳化;然后把得到的固態(tài)前驅(qū)體在100tC下焙燒，得到Ba0.9Pd0.1 (Ce0.gY0.1) ο.9Ο3-S。將制得的粉末在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨2小時，混合均勻，烘干，加入15 %碳(質(zhì)量比)，然后壓制得坯體;最后將坯體在10000C燒結(jié)10小時，得到多孔8&。.9卩(1。.1(06。.9￥。.1)。.903—?；材料。多孔8&。.9?(1。.1(06。.9￥。.1)。.903—?；材料在900°(:以及5%tfc/Ar (含3%出0)條件下進行高溫還原，最終得到Pd納米顆粒和BaCe0.9Y0.103-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極。
[0052]實施例13:
[0053]使用高純度(分析純)的Ba(N03)2、Ce(N03)3.6Η20、Υ(Ν03)3.6H2O和Ni(NO3)2.2出0，按照化學(xué)式1^1().9祖().1(06().9￥().1)().903-5的化學(xué)計量比進行稱量配料;然后將其在燒杯中溶解并加入適量的Η)ΤΑ和CA作為絡(luò)合劑，本例中總金屬離子:EDTA: CA= 1: 1: 2(摩爾比)；通過氨水來調(diào)節(jié)pH使所有金屬離子能完全絡(luò)合;接著在90°C下加熱蒸發(fā)水至透明的凝膠狀;把凝膠在240°C的烘箱下干燥，使碳化;然后把得到的固態(tài)前驅(qū)體在100tC下焙燒，得到Ba0.9N1.1 (Ce0.gY0.1) ο.9Ο3-S。將制得的粉末在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨2小時，混合均勻，烘干，加入15 %碳(質(zhì)量比)，然后壓制得坯體;最后將坯體在10000C燒結(jié)10小時，得到多孔Ba0.gN1.KCe0.gY0.1kgOw材料。多孔Ba0.gN1.KCe0.gY0.1kgOw材料在900°C 以及5%tfc/Ar (含3%出0)條件下進行高溫還原，最終得到Ni納米顆粒和BaCe0.9Y0.1O3-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極。
[0054]實施例14:
[0055]使用高純度(分析純)的Ba(N03)2、Ce(N03)3.6Η20、Υ(Ν03)3.6H2O和Fe(NO3)2.2出0，按照化學(xué)式1^1().9?6().1(06().9￥().1)().903-5的化學(xué)計量比進行稱量配料;然后將其在燒杯中溶解并加入適量的Η)ΤΑ和CA作為絡(luò)合劑，本例中總金屬離子:EDTA: CA= 1: 1: 2(摩爾比)；通過氨水來調(diào)節(jié)pH使所有金屬離子能完全絡(luò)合;接著在90°C下加熱蒸發(fā)水至透明的凝膠狀;把凝膠在240°C的烘箱下干燥，使碳化;然后把得到的固態(tài)前驅(qū)體在100tC下焙燒，得到Ba0.9Fe0.1 (Ce0.gY0.1) ο.9Ο3-S。將制得的粉末在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨2小時，混合均勻，烘干，加入15 %碳(質(zhì)量比)，然后壓制得坯體;最后將坯體在10000C燒結(jié)10小時，得到多孔Ba0.gFe0.KCe0.gY0.1kgOw材料。多孔Ba0.gFe0.KCe0.gY0.1kgOw材料在900°C 以及5%tfc/Ar (含3%出0)條件下進行高溫還原，最終得到Fe納米顆粒和BaCe0.9Y0.1O3-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極。
[0056]實施例15:
[0057]使用高純度(分析純)的Ba(N03)2、Ce(N03)3.6Η20、Υ(Ν03)3.6H2O和Co(NO3)2.2出0，按照化學(xué)式1^1().900().1(06().9￥().1)().903-5的化學(xué)計量比進行稱量配料;然后將其在燒杯中溶解并加入適量的Η)ΤΑ和CA作為絡(luò)合劑，本例中總金屬離子:EDTA: CA= 1: 1: 2(摩爾比)；通過氨水來調(diào)節(jié)pH使所有金屬離子能完全絡(luò)合;接著在90°C下加熱蒸發(fā)水至透明的凝膠狀;把凝膠在240°C的烘箱下干燥，使碳化;然后把得到的固態(tài)前驅(qū)體在100tC下焙燒，得到Ba0.9C0Q.1 (Ce0.gY0.1) ο.9Ο3-S。將制得的粉末在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨2小時，混合均勻，烘干，加入15 %碳(質(zhì)量比)，然后壓制得坯體;最后將坯體在10000C燒結(jié)10小時，得到多孔BaQ.9CoQ.!(Ce0.!SY(L1)0.903—s材料。多孔BaQ.9CoQ.!(Ce0.!SY(L1)0.903—s材料在900°C 以及5%tfc/Ar (含3%出0)條件下進行高溫還原，最終得到Co納米顆粒和BaCe0.9Y0.103-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極。
[0058]實施例16:
[0059]使用高純度(分析純)的Ba(N03)2、Ce(N03)3.6H20、Y(N03)3.6H20、Ni(NO3)2.2H20和Fe(N〇3)2.2出0，按照化學(xué)式1^().9(祖().5?6().5)().2(06().9￥().1)().803-5的化學(xué)計量比進彳丁稱量配料；然后將其在燒杯中溶解并加入適量的EDTA和CA作為絡(luò)合劑，本例中總金屬離子:EDTA: CA=1: 1:2 (摩爾比)；通過氨水來調(diào)節(jié)pH使所有金屬離子能完全絡(luò)合;接著在90 °C下加熱蒸發(fā)水至透明的凝膠狀;把凝膠在240°C的烘箱下干燥，使碳化;然后把得到的固態(tài)前驅(qū)體在1000°C下焙燒，得到BaQ.9(NiQ.5Fe0.5)Q.KCe0.gY0.1k 803—S。將制得的粉末在球磨罐中以無水乙醇為介質(zhì)，濕磨2小時，混合均勻，烘干，加入15%碳(質(zhì)量比)，然后壓制得坯體;最后將坯體在1000°C燒結(jié)10小時，得到多孔Ba0.dN1.sFe0.d0.KCe0.gY0.DL—s材料。多孔Ba0.MNiQ.sFe0.sWCe0.gYQ.1ksOs—s 材料在900°C 以及5%H2/Ar (含3%H20)條件下進行高溫還原，最終得到NiFe納米顆粒和Ba0.9( Ce0.9Y0.1) 0.803-s質(zhì)子導(dǎo)體組成的復(fù)合電極。
[0060]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極，其特征在于通過在氫氣氣氛下加熱還原A位缺陷的質(zhì)子導(dǎo)體氧化物，原位生長得到納米金屬顆粒于質(zhì)子導(dǎo)體氧化物上，并和質(zhì)子導(dǎo)體氧化物組成得到復(fù)合電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極，其特征在于:所述的A位缺陷的質(zhì)子導(dǎo)體氧化物，化學(xué)式表述為A1-C1RMeB1-曲―s，0〈α < 0.25，0〈β < 0.4，A為Ba、Sr、Ca 中的一種或一種以上，RM 為 Pd、Pt、Rh、Ag、Au、N1、Fe、Co、Mn、Cu 中的一種或一種以上，13為21'、06、￥、丫13、則、6(1、07、3111、1^、3(3中的一種或一種以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極，其特征在于:所述加熱還原的溫度為700?1000 °C ;所述還原的時間為5min?24h。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極，其特征在于:所述氫氣氣氛中氫氣的含量為5% ;所述加熱還原的溫度為900°C ;所述還原的時間為45min。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極，其特征在于:所述的A位缺陷的質(zhì)子導(dǎo)體氧化物采用一種固相制備方法制備得到，該方法通過將分別含有A、RM和B的氧化物前驅(qū)體或碳酸鹽前驅(qū)體原料按AnRMeBnO^的化學(xué)反應(yīng)計量比混合均勻，其中0〈€^0.25，0〈0<0.4，在1000?1500°(:煅燒至成相得到。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極，其特征在于:所述的A位缺陷的質(zhì)子導(dǎo)體氧化物采用一種液相制備方法制備得到，該方法通過將分別含有A、RM和B的硝酸鹽前驅(qū)體原料按六!—C1RMeB1-fs03—s的化學(xué)反應(yīng)計量比混合均勻，其中0〈α <0.25,0<β<0.4,加入絡(luò)合劑進行絡(luò)合，在800?1300 °C煅燒至成相得到。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物電池用復(fù)合電極，其特征在于:所用的絡(luò)合劑為檸檬酸、甘氨酸和乙二胺四乙酸中的至少一種。
【文檔編號】H01M4/90GK105845945SQ201610237625
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】陳登潔, 尚貞西, 高楊, 陳哲欽
【申請人】暨南大學(xué)