CN101320811A - 一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极制备方法 - Google Patents
一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101320811A CN101320811A CNA2008100221070A CN200810022107A CN101320811A CN 101320811 A CN101320811 A CN 101320811A CN A2008100221070 A CNA2008100221070 A CN A2008100221070A CN 200810022107 A CN200810022107 A CN 200810022107A CN 101320811 A CN101320811 A CN 101320811A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sulfur
- oxide fuel
- anode
- solid oxide
- oxygen solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 31
- XOCUXOWLYLLJLV-UHFFFAOYSA-N [O].[S] Chemical compound [O].[S] XOCUXOWLYLLJLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 23
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 9
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000006256 anode slurry Substances 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 claims description 3
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 3
- RBNWAMSGVWEHFP-UHFFFAOYSA-N trans-p-Menthane-1,8-diol Chemical compound CC(C)(O)C1CCC(C)(O)CC1 RBNWAMSGVWEHFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 3
- 239000010405 anode material Substances 0.000 claims 1
- 238000013475 authorization Methods 0.000 claims 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 abstract 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 5
- 239000006257 cathode slurry Substances 0.000 description 5
- 229910002182 La0.7Sr0.3MnO3 Inorganic materials 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 101100513612 Microdochium nivale MnCO gene Proteins 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
本发明提供了一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极的制备方法，属于新型燃料电池及化工生产节能技术领域。硫氧固体氧化物燃料电池固体电解质为Y2O3掺杂的ZrO2，阴极为La0.7S0.3MnO3，阳极为La0.8Ca0.2CrO3。硫氧固体氧化物燃料电池采用硫蒸气作为电池燃料，工作温度为700－900℃，产物为三氧化硫气体。硫氧固体氧化物燃料电池可以作为工业化生产硫酸的合成器，实现硫酸生产、化学发电和环境保护三位一体的结合。
Description
技术领域：
本发明属于新型燃料电池及化工生产节能技术领域，具体涉及硫氧固体氧化物燃料电池阳极的制备。
背景技术：
化学工业是高耗能产业，如何采用先进技术降低化工生产的能耗是我国化工研究的核心问题之一。硫酸是一种用途极为广泛的化工产品，现有的硫酸生产工艺中一直存在着大量化学能转化为热能而被浪费的问题，如何回收这些能量是硫酸生产工艺改革的方向之一。
S和O2反应生成SO3的反应为：
S(g)+3/2O2(g)＝SO3(g) ΔrGm θ(973K)＝-460.3kJ/mol Eθ(973K)＝0.80V
ΔrGm θ(1173K)＝-416.6kJ/mol Eθ(973K)＝0.72V
上述反应如在电池装置中进行，化学能可转换为电能。专利(CN1805195A)提出了以硫磺为原料，用固体氧化物燃料电池为硫酸合成器的方法，实现硫酸生产、化学发电和环境保护三位一体的结合，预计每年可发电300亿度。专利(CN1812184A)提出了以二氧化硫为原料，采用质子交换膜燃料电池为硫酸合成器，使硫酸工业化生产和化学发电结合起来，预计每年可发电200亿度。
发明内容：
硫氧固体氧化物燃料电池是在氢氧固体氧化物燃料电池的基础上改造而成。硫氧固体氧化物燃料电池是采用硫磺为燃料，产物为三氧化硫。硫氧固体氧化物燃料电池的关键技术是电池的阳极制备，本发明提供一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极的制备方法。
硫氧固体氧化物燃料电池阳极浆料制备步骤为：按照La0.8Ca0.2CrO3化学计量比称取La2O3、CaCO3和Cr2O3研磨，压片，经1200℃焙烧后再研磨成粉，取360目筛下粉加入3％的聚乙烯醇缩丁醛为粘结剂，10％的乙基纤维素为增孔剂，经球磨10小时后，50℃烘干，分散在松油醇中为La0.8Ca0.2CrO3阳极浆料。
硫氧固体氧化物燃料电池阴极浆料制备步骤为：按照La0.7Sr0.3MnO3化学计量比称取La2O3、SrCO3和MnCO3研磨，压片，经1200℃焙烧后再研磨成粉，取360目筛下粉加入3％的聚乙烯醇缩丁醛为粘结剂，10％的乙基纤维素为增孔剂，经球磨10h后，50℃烘干，分散在松油醇中为La0.7Sr0.3MnO3阴极浆料。
硫氧固体氧化物燃料电池的固体电解质采用Y2O3掺杂的ZrO2，其中Y2O3的摩尔百分比为8％，将Y2O3掺杂的ZrO2粉体压片，经1500℃焙烧后，在固体电解质片基的一面上涂敷La0.7Sr0.3MnO3阴极浆料，另一面上涂敷La0.8Ca0.2CrO3阳极浆料，涂敷后的片基经1400℃焙烧。硫氧固体氧化物燃料电池的阴极通入空气或氧气，氧气分压为20-100kPa，流速100-500cm3/min；阳极通入硫蒸气作为电池燃料，分压为100-120kPa，流速70-200cm3/min，电池反应产物为三氧化硫气体，电池工作温度为700-900℃。
硫氧固体氧化物燃料电池阳极出口气体经冷却系统，回收未反应完全的硫重新作为原料。冷却后的气体经稀硫酸吸收SO3生成浓硫酸产品，未反应完全而残留的SO2气体不能被稀硫酸所吸收而与SO3分离，并返回阳极重新参加反应。
硫氧固体氧化物燃料电池由于整个硫的氧化在密闭系统内进行，不存在尾气排放，环保效果明显。硫氧固体氧化物燃料电池可作为工业化生产硫酸的合成器，将硫酸的工业化生产、化学发电和环境保护三位一体地结合起来，节省了能源，大大降低了生产成本。
附图说明：
图1为硫氧固体氧化物燃料电池结构及生产硫酸工艺流程示意图
图中，1为电池阳极，2为固体电解质，3为电池阴极，4为冷却系统，5为SO3吸收系统，6为硫加热升华系统。
具体实施方式：
实例1
硫氧固体氧化物燃料电池如说明书附图所示，固体电解质采用YSZ(Y2O3掺杂的ZrO2，Y2O3的摩尔百分比为8％)粉体压片后，在固体电解质片基的一面上涂敷La0.7Sr0.3MnO3阴极浆料，另一面上涂敷La0.8Ca0.2CrO3阳极浆料，涂敷后的片基经1400℃焙烧。电池阳极通入S(g)，分压为120kPa，流速200cm3/min；电池阴极通入氧气，压力为100kPa，流速100cm3/min；电池工作温度为900℃，电池输出电压为0.67V。
实例2
硫氧固体氧化物燃料电池如说明书附图所示，固体电解质采用YSZ(Y2O3掺杂的ZrO2，Y2O3的摩尔百分比为8％)粉体压片后，在固体电解质片基的一面上涂敷La0.7Sr0.3MnO3阴极浆料，另一面上涂敷La0.8Ca0.2CrO3阳极浆料，涂敷后的片基经1400℃焙烧。电池阳极通入S(g)，分压为100kPa，流速70cm3/min；电池阴极通入空气，压力为100kPa，氧气分压为21kPa，流速500cm3/min；电池工作温度为700℃，电池输出电压为0.63V。
Claims (2)
1.一种硫氧固体氧化物燃料电池的阳极，其特征在于：该电池阳极材料为La0.8Ca0.2CrO3，电池工作温度为700-900℃，电池阳极通入硫蒸气，反应产物为三氧化硫。
2.根据权利书要求1所述，其特征在于硫氧固体氧化物燃料电池阳极的制备步骤为：按照La0.8Ca0.2CrO3化学计量比称取La2O3、CaCO3和Cr2O3研磨，压片，经1200℃焙烧后再研磨成粉，取360目筛下粉加入3％的聚乙烯醇缩丁醛为粘结剂，10％的乙基纤维素为增孔剂，经球磨10小时后，50℃烘干，分散在松油醇中为La0.8Ca0.2CrO3阳极浆料，在固体电解质片基的一面上涂敷La0.8Ca0.2CrO3阳极浆料，涂敷后的片基经1400℃焙烧。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2008100221070A CN100565988C (zh) | 2008-06-24 | 2008-06-24 | 一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2008100221070A CN100565988C (zh) | 2008-06-24 | 2008-06-24 | 一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101320811A true CN101320811A (zh) | 2008-12-10 |
| CN100565988C CN100565988C (zh) | 2009-12-02 |
Family
ID=40180736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2008100221070A Expired - Fee Related CN100565988C (zh) | 2008-06-24 | 2008-06-24 | 一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100565988C (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101901915A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-12-01 | 安徽工业大学 | 一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极的制备 |
| CN101916872A (zh) * | 2010-08-27 | 2010-12-15 | 安徽工业大学 | 一种制备硫-氧固体氧化物燃料电池电池片的方法 |
| CN102142564A (zh) * | 2011-02-24 | 2011-08-03 | 安徽工业大学 | 硫氧燃料电池LaFeO3基阳极材料 |
| CN102142565A (zh) * | 2011-02-24 | 2011-08-03 | 安徽工业大学 | YCrO3基硫氧燃料电池阳极材料 |
-
2008
- 2008-06-24 CN CNB2008100221070A patent/CN100565988C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101901915A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-12-01 | 安徽工业大学 | 一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极的制备 |
| CN101916872A (zh) * | 2010-08-27 | 2010-12-15 | 安徽工业大学 | 一种制备硫-氧固体氧化物燃料电池电池片的方法 |
| CN101916872B (zh) * | 2010-08-27 | 2012-07-04 | 安徽工业大学 | 一种制备硫-氧固体氧化物燃料电池电池片的方法 |
| CN102142564A (zh) * | 2011-02-24 | 2011-08-03 | 安徽工业大学 | 硫氧燃料电池LaFeO3基阳极材料 |
| CN102142565A (zh) * | 2011-02-24 | 2011-08-03 | 安徽工业大学 | YCrO3基硫氧燃料电池阳极材料 |
| CN102142565B (zh) * | 2011-02-24 | 2013-11-13 | 安徽工业大学 | YCrO3基硫氧燃料电池阳极材料 |
| CN102142564B (zh) * | 2011-02-24 | 2014-04-02 | 安徽工业大学 | 硫氧燃料电池LaFeO3基阳极材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100565988C (zh) | 2009-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112820861B (zh) | 一种正极材料及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN102263263B (zh) | 锌和氟掺杂的碳包覆磷酸锰锂正极材料及其制备方法 | |
| CN102074686A (zh) | 锂离子电池正极材料磷酸锰锂/碳的合成方法 | |
| CN104617304B (zh) | 锂电池正极材料超薄包覆层、锂电池正极材料及其制备方法 | |
| CN102244246B (zh) | 磷酸铁锂/碳复合材料的制备方法 | |
| CN106571452A (zh) | 一种锂离子电池正极材料及其制备方法 | |
| CN101853936A (zh) | 锂离子电池正极材料磷酸锰锂的制备方法 | |
| CN100565988C (zh) | 一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极制备方法 | |
| CN105070902A (zh) | 一种基于混合过渡金属的钠二次电池正极材料制备方法 | |
| CN107093725B (zh) | 一种层状锰酸锂材料的改性方法 | |
| CN102832381A (zh) | 长寿命锂离子电池高压正极材料Li1+xMn3/2-yNi1/2-zMy+zO4的制备方法 | |
| CN114361437B (zh) | 一种nasicon型结构钠离子正极材料及其制备方法和应用 | |
| CN110707299B (zh) | 一种钒氧化物/碳/粘土复合正极材料及其制备方法和在水系电池中应用 | |
| CN103159201B (zh) | 一种制备碳包覆磷酸铁锂锂离子电池正极复合材料的高压、低温方法 | |
| CN105870532B (zh) | 一种利用钴酸锂废旧电池正极材料制备四氧化三钴/碳复合材料的方法 | |
| CN113979475A (zh) | 一种钛酸铬锂负极材料的制备方法及应用 | |
| CN109585912A (zh) | 一种nasicon型锂离子固态电解质，制备方法及其应用 | |
| CN102881890B (zh) | 通过氧化性气体氧化法制备富锂固溶体正极材料的方法 | |
| CN101226999A (zh) | 一种硫-氧固体氧化物燃料电池阳极基膜的制备方法 | |
| CN100511798C (zh) | 一种全钒氧化还原液流电池用电解液的制备方法 | |
| CN109802125A (zh) | 一种复合锂离子电池正极材料及其制备方法及一种锂离子电池 | |
| CN101901915B (zh) | 一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极的制备 | |
| CN101325265B (zh) | 一种二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池制备方法 | |
| CN104332603A (zh) | 一种磷酸锰锂纳米片的制备方法及产品 | |
| CN101343046B (zh) | 一种生产硫酸的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: ANHUI ENERGY CHEMICAL FUEL CELL CO.,LTD. Free format text: FORMER OWNER: ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Effective date: 20111101 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 243002 MAANSHAN, ANHUI PROVINCE TO: 241006 WUHU, ANHUI PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20111101 Address after: 241006 Anhui city of Wuhu Province Silver Lake Road No. 38 Patentee after: Anhui Nenghua Fuel Cell Co., Ltd. Address before: 243002 Anhui province Ma'anshan Huashan Lake District Road No. 59 Patentee before: Anhui University of Technology |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Anhui Nenghua Fuel Cell Co., Ltd. Yang Jun Document name: Notification of Passing Examination on Formalities |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Anhui Nenghua Fuel Cell Co., Ltd. Document name: Notification to Pay the Fees |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Anhui Nenghua Fuel Cell Co., Ltd. Document name: Notification to Pay the Fees |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Anhui Nenghua Fuel Cell Co., Ltd. Document name: Notification of Termination of Patent Right |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20091202 Termination date: 20160624 |