CN101320811A - 一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极制备方法 - Google Patents
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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。
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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 |
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