CN105428664B - 一种固体氧化物燃料电池的电极的制备方法 - Google Patents
一种固体氧化物燃料电池的电极的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105428664B CN105428664B CN201510776294.1A CN201510776294A CN105428664B CN 105428664 B CN105428664 B CN 105428664B CN 201510776294 A CN201510776294 A CN 201510776294A CN 105428664 B CN105428664 B CN 105428664B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrolyte
- catalyst
- electrode
- sputtering
- cerium oxide
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 claims abstract description 12
- 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 abstract description 12
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- WUOACPNHFRMFPN-SECBINFHSA-N (S)-(-)-alpha-terpineol Chemical compound CC1=CC[C@@H](C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-SECBINFHSA-N 0.000 claims abstract description 9
- OVKDFILSBMEKLT-UHFFFAOYSA-N alpha-Terpineol Natural products CC(=C)C1(O)CCC(C)=CC1 OVKDFILSBMEKLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229940088601 alpha-terpineol Drugs 0.000 claims abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 6
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 3
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 3
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical group [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 claims description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000003607 modifier Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
- H01M4/8867—Vapour deposition
- H01M4/8871—Sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种固体氧化物燃料电池的电极的制备方法，包括如下步骤：通过汽爆处理将催化剂和电解质粉碎后，加入无机纳米粒子、耐化学品改性剂、韧性丝状含碳材料混合均匀后，研磨至没有明显丝状材料；再加入α‑松油醇和乙基纤维素研磨均匀形成电极材料；然后在固体氧化物燃料电池电解质表面磁控反应溅射具有择优暴露晶面的掺杂氧化铈催化薄膜；最后将所得的电极材料涂覆于所得的固体氧化物燃料电池电解质一侧，放入马弗炉中加热使得韧性丝状含碳材料充分烧掉，自然冷却降至室温。本发明通过简单方便的操作流程得到了高孔隙率和长孔道结构的电极，通过掺杂氧化铈催化薄膜的设置，降低了电池的极化电阻，提高了电池性能。
Description
技术领域
本发明涉及电极材料领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池的电极的制备方法。
背景技术
固体氧化物燃料电池为新型的能量转换设备，它具有高效率、低污染的优点，受到广泛的关注。固体氧化物燃料电池的电极为多孔金属或金属氧化物陶瓷。电极的多孔结构对电极形成气体、催化剂、电解质的三相界面十分重要。只有形成充分的三相界面，电池才能具有良好的性能。专利CN103825032A在制备电池阳极时用面粉做造孔剂；专利CN103811788A在制备电池电极时用粉状的乙基纤维素加液体松油醇做造孔剂；专利CN103794804A在制备电池电极时用粉状的乙基纤维素、淀粉、液体松油醇聚、丙醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛做造孔剂；专利CN103752831A一种多孔金属膜的制备方法中，造孔剂采用粒状尿素、聚甲基丙烯酸甲酯、粉状的淀粉、氯化钠、碳酸钙等。粉状、粒状或液体造孔剂虽然能在电极烧结过程中，形成孔隙，但在电池上孔隙是不连续的，由此对电池燃料气在电极的扩散产生阻力，影响电池性能的提高。
目前可以使用石墨为造孔剂，制备多孔的镍基阳极，但是石磨着火点高，需要在900℃以上才能烧掉，由于制备的阳极材料可能选用Cu等熔点相对较低的材料，利用其低的催化活性提高抗积碳性能，因此需要降低阳极的烧结温度。
随着研究的不断深入，研究者们发现以甲烷为燃料引起的积碳现象是由于温度高于800K时，甲烷就会裂解而产生碳，优良的阳极材料与制备方法只能通过增大孔隙率进而增加三相界面以及降低电极电阻来降低积碳速率，即使以钙钛矿结构材料为阳极也同样会产生积碳。在积碳情况下孔隙降低，影响电池使用甲烷作燃料的长期稳定性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种固体氧化物燃料电池的电极的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种固体氧化物燃料电池的电极的制备方法，包括如下步骤：
S1、按质量比3∶1-5∶1称取催化剂和电解质，置于汽爆罐内，先通入氮气至汽爆罐内压力为0.8-1.6MPa，爆破处理8-25min；然后迅速通入蒸汽至汽爆罐内压力为1.4-1.9MPa，蒸汽爆破处理0.5-2.3min，得粉体；
S2、取催化剂和电解质总质量的1wt％-10wt％的无机纳米粒子通过超声波振荡设备分散于纯净水中形成无机纳米粒子分散液；
S3、将步骤S1所得的粉体与催化剂和电解质总质量的5wt％-15wt％的耐化学品改性剂混合均匀后置于双螺杆挤出机内，通过液体喂料泵将所得的分散液注入双螺杆挤出机，共混后，水全部蒸发，得混合物A；
S4、将所得的混合物A置于研钵中，加入催化剂和电解质总质量的5wt％-25wt％的韧性丝状含碳材料至研钵，研磨至没有明显丝状材料；再加入催化剂和电解质总质量的35wt％-55wt％的α-松油醇和乙基纤维素研磨均匀形成电极材料；
S5、在固体氧化物燃料电池电解质表面磁控反应溅射具有择优暴露晶面的掺杂氧化铈催化薄膜，其溅射参数为：靶基距为6-10cm，基片台的转速在3-20圈/分钟，溅射气压为0.1Pa-1.3Pa，溅射功率密度P＝5-13W/cm2，氧气流量与氩气流量之比为1/2-1/20，溅射基底温度在30-600℃；
S6、将步骤S4所得的电极材料涂覆于步骤S5所得的固体氧化物燃料电池电解质一侧，放入马弗炉中加热使得韧性丝状含碳材料充分烧掉，自然冷却降至室温，得电极。
优选地，所述α-松油醇和乙基纤维素的质量比为1∶3。
优选地，所述催化剂是镍基催化剂、氧化饰基催化剂或钙钛矿结构的催化剂。
优选地，所述电解质是萤石结构的电解质和钙钛矿结构的电解质。
优选地，所述韧性丝状含碳材料为真丝、丝状碳纤维、丝状聚丙烯纤维、涤纶纤维中的一种。
优选地，所述掺杂氧化铈催化薄膜的总厚度为6纳米-5微米。
优选地，所述掺杂氧化铈催化薄膜为LnxByCe1-x-yO2-d，其中Ln为Pr、Nd、、Tb、Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb中的一种，B为Pr、Nd、Eu、Tb、Sn、Cu、Zn、Co、Nb、La、Sm、Gd、Y、Mn中的一种，0≤x≤0.4；0≤y≤0.3；0≤d≤0.3。
优选地，所述的耐化学品改性剂为含氟类添加剂，分子量为1000-10000，为粉体。
本发明具有以下有益效果：
通过简单方便的操作流程得到了高孔隙率和长孔道结构的电极，通过掺杂氧化铈催化薄膜的设置，降低了电池的极化电阻，提高了电池性能。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中所述α-松油醇和乙基纤维素的质量比为1∶3；所述催化剂是镍基催化剂、氧化铈基催化剂或钙钛矿结构的催化剂；所述电解质是萤石结构的电解质和钙钛矿结构的电解质；所述韧性丝状含碳材料为真丝、丝状碳纤维、丝状聚丙烯纤维、涤纶纤维中的一种；所述掺杂氧化铈催化薄膜的总厚度为6纳米-5微米；所述掺杂氧化铈催化薄膜为LnxByCe1-x-yO2-d，其中Ln为Pr、Nd、、Tb、Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb中的一种，B为Pr、Nd、Eu、Tb、Sn、Cu、Zn、Co、Nb、La、Sm、Gd、Y、Mn中的一种，0≤x≤0.4；0≤y≤0.3；0≤d≤0.3，所述无机纳米粒子为纳米二氧化硅，所述的耐化学品改性剂为含氟类添加剂，分子量为1000-10000，为粉体。
实施例1
S1、按质量比3∶1称取催化剂和电解质，置于汽爆罐内，先通入氮气至汽爆罐内压力为0.8MPa，爆破处理25min；然后迅速通入蒸汽至汽爆罐内压力为1.4MPa，蒸汽爆破处理2.3min，得粉体；
S2、取催化剂和电解质总质量的1wt％的无机纳米粒子通过超声波振荡设备分散于纯净水中形成无机纳米粒子分散液；
S3、将步骤S1所得的粉体与催化剂和电解质总质量的5wt％的耐化学品改性剂混合均匀后置于双螺杆挤出机内，通过液体喂料泵将所得的分散液注入双螺杆挤出机，共混后，水全部蒸发，得混合物A；
S4、将所得的混合物A置于研钵中，加入催化剂和电解质总质量的5wt％的韧性丝状含碳材料至研钵，研磨至没有明显丝状材料；再加入催化剂和电解质总质量的35wt％的α-松油醇和乙基纤维素研磨均匀形成电极材料；
S5、在固体氧化物燃料电池电解质表面磁控反应溅射具有择优暴露晶面的掺杂氧化铈催化薄膜，其溅射参数为：靶基距为6cm，基片台的转速在3圈/分钟，溅射气压为0.1Pa，溅射功率密度P＝5W/cm2，氧气流量与氩气流量之比为1/2，溅射基底温度在30℃；
S6、将步骤S4所得的电极材料涂覆于步骤S5所得的固体氧化物燃料电池电解质一侧，放入马弗炉中加热使得韧性丝状含碳材料充分烧掉，自然冷却降至室温，得电极。
实施例2
S1、按质量比5∶1称取催化剂和电解质，置于汽爆罐内，先通入氮气至汽爆罐内压力为1.6MPa，爆破处理8min；然后迅速通入蒸汽至汽爆罐内压力为1.9MPa，蒸汽爆破处理0.5min，得粉体；
S2、取催化剂和电解质总质量的10wt％的无机纳米粒子通过超声波振荡设备分散于纯净水中形成无机纳米粒子分散液；
S3、将步骤S1所得的粉体与催化剂和电解质总质量的15wt％的耐化学品改性剂混合均匀后置于双螺杆挤出机内，通过液体喂料泵将所得的分散液注入双螺杆挤出机，共混后，水全部蒸发，得混合物A；
S4、将所得的混合物A置于研钵中，加入催化剂和电解质总质量的25wt％的韧性丝状含碳材料至研钵，研磨至没有明显丝状材料；再加入催化剂和电解质总质量的55wt％的α-松油醇和乙基纤维素研磨均匀形成电极材料；
S5、在固体氧化物燃料电池电解质表面磁控反应溅射具有择优暴露晶面的掺杂氧化铈催化薄膜，其溅射参数为：靶基距为6cm，基片台的转速在3圈/分钟，溅射气压为1.3Pa，溅射功率密度P＝13W/cm2，氧气流量与氩气流量之比为1/20，溅射基底温度在600℃；
S6、将步骤S4所得的电极材料涂覆于步骤S5所得的固体氧化物燃料电池电解质一侧，放入马弗炉中加热使得韧性丝状含碳材料充分烧掉，自然冷却降至室温，得电极。
实施例3
S1、按质量比4∶1称取催化剂和电解质，置于汽爆罐内，先通入氮气至汽爆罐内压力为1.2MPa，爆破处理16.5min；然后迅速通入蒸汽至汽爆罐内压力为1.65MPa，蒸汽爆破处理1.4min，得粉体；
S2、取催化剂和电解质总质量的5.5wt％的无机纳米粒子通过超声波振荡设备分散于纯净水中形成无机纳米粒子分散液；
S3、将步骤S1所得的粉体与催化剂和电解质总质量的10wt％的耐化学品改性剂混合均匀后置于双螺杆挤出机内，通过液体喂料泵将所得的分散液注入双螺杆挤出机，共混后，水全部蒸发，得混合物A；
S4、将所得的混合物A置于研钵中，加入催化剂和电解质总质量的15wt％的韧性丝状含碳材料至研钵，研磨至没有明显丝状材料；再加入催化剂和电解质总质量的45wt％的α-松油醇和乙基纤维素研磨均匀形成电极材料；
S5、在固体氧化物燃料电池电解质表面磁控反应溅射具有择优暴露晶面的掺杂氧化铈催化薄膜，其溅射参数为：靶基距为8cm，基片台的转速在12圈/分钟，溅射气压为0.7Pa，溅射功率密度P＝9W/cm2，氧气流量与氩气流量之比为3/10，溅射基底温度在315℃；
S6、将步骤S4所得的电极材料涂覆于步骤S5所得的固体氧化物燃料电池电解质一侧，放入马弗炉中加热使得韧性丝状含碳材料充分烧掉，自然冷却降至室温，得电极
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种固体氧化物燃料电池的电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按质量比3∶1-5∶1称取催化剂和电解质，置于汽爆罐内，先通入氮气至汽爆罐内压力为0.8-1.6MPa，爆破处理8-25min；然后迅速通入蒸汽至汽爆罐内压力为1.4-1.9MPa，蒸汽爆破处理0.5-2.3min，得粉体；
S2、取催化剂和电解质总质量的1wt％-10wt％的无机纳米粒子通过超声波振荡设备分散于纯净水中形成无机纳米粒子分散液；
S3、将步骤S1所得的粉体与催化剂和电解质总质量的5wt％-15wt％的耐化学品改性剂混合均匀后置于双螺杆挤出机内，通过液体喂料泵将所得的分散液注入双螺杆挤出机，共混后，水全部蒸发，得混合物A；
S4、将所得的混合物A置于研钵中，加入催化剂和电解质总质量的5wt％-25wt％的韧性丝状材料至研钵，研磨至没有明显丝状材料；再加入催化剂和电解质总质量的35wt％-55wt％的α-松油醇和乙基纤维素研磨均匀形成电极材料；
S5、在固体氧化物燃料电池电解质表面磁控反应溅射具有择优暴露晶面的掺杂氧化铈催化薄膜，其溅射参数为：靶基距为6-10cm，基片台的转速在3-20圈/分钟，溅射气压为0.1Pa-1.3Pa，溅射功率密度P＝5-13W/cm2，氧气流量与氩气流量之比为1/2-1/20，溅射基底温度在30-600℃；
S6、将步骤S4所得的电极材料涂覆于步骤S5所得的固体氧化物燃料电池电解质一侧，放入马弗炉中加热使得韧性丝状材料充分烧掉，自然冷却降至室温，得电极；
其中，所述催化剂是镍基催化剂、氧化铈基催化剂或钙钛矿结构的催化剂；所述电解质是萤石结构的电解质和钙钛矿结构的电解质；所述韧性丝状材料为真丝、丝状碳纤维、丝状聚丙烯纤维、涤纶纤维中的一种；所述无机纳米粒子为纳米二氧化硅；所述掺杂氧化铈催化薄膜为LnxByCe1-x-yO2-d，其中Ln为Pr、Nd、Tb、Ti、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb中的一种，B为Pr、Nd、Eu、Tb、Sn、Cu、Zn、Co、Nb、La、Sm、Gd、Y、Mn中的一种，0≤x≤0.4；0≤y≤0.3；0≤d≤0.3；所述的耐化学品改性剂为含氟类添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池的电极的制备方法，其特征在于，所述α-松油醇和乙基纤维素的质量比为1∶3。
3.根据权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池的电极的制备方法，其特征在于，所述掺杂氧化铈催化薄膜的总厚度为6纳米-5微米。
4.根据权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池的电极的制备方法，其特征在于，分子量为1000-10000，为粉体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510776294.1A CN105428664B (zh) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | 一种固体氧化物燃料电池的电极的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510776294.1A CN105428664B (zh) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | 一种固体氧化物燃料电池的电极的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105428664A CN105428664A (zh) | 2016-03-23 |
| CN105428664B true CN105428664B (zh) | 2017-12-08 |
Family
ID=55506706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510776294.1A Expired - Fee Related CN105428664B (zh) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | 一种固体氧化物燃料电池的电极的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105428664B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108134097B (zh) * | 2017-12-28 | 2020-03-31 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种用于低温固体燃料电池的钙钛矿型阴极的制备方法 |
| CN109768286A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-05-17 | 西安交通大学 | 一种由无镍复合材料构成的直接碳燃料电池阳极及其电池装置 |
| CN112670525B (zh) * | 2020-12-01 | 2022-11-25 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种固体氧化物燃料电池电极材料 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1595690A (zh) * | 2004-06-24 | 2005-03-16 | 复旦大学 | 正极含有复合氧化物添加剂的阀控铅酸蓄电池 |
| CN102013492A (zh) * | 2010-05-10 | 2011-04-13 | 王小刚 | 铅酸电池电流收集器及铅酸电池 |
| CN102117917A (zh) * | 2010-12-21 | 2011-07-06 | 苏州雅典娜科技有限公司 | 一种固体氧化物燃料电池阴极的制备方法 |
| CN103367763A (zh) * | 2013-07-11 | 2013-10-23 | 黑龙江大学 | 一种利用磁控溅射法制备固体氧化物燃料电池纳米薄膜阴极的方法 |
| CN104752733A (zh) * | 2013-12-26 | 2015-07-01 | 中国科学院物理研究所 | 一种抗积碳的固体氧化物燃料电池的阳极材料及其制备方法和用途 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7226679B2 (en) * | 2002-07-31 | 2007-06-05 | Siemens Power Generation, Inc. | Fuel cell system with degradation protected anode |
-
2015
- 2015-11-10 CN CN201510776294.1A patent/CN105428664B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1595690A (zh) * | 2004-06-24 | 2005-03-16 | 复旦大学 | 正极含有复合氧化物添加剂的阀控铅酸蓄电池 |
| CN102013492A (zh) * | 2010-05-10 | 2011-04-13 | 王小刚 | 铅酸电池电流收集器及铅酸电池 |
| CN102117917A (zh) * | 2010-12-21 | 2011-07-06 | 苏州雅典娜科技有限公司 | 一种固体氧化物燃料电池阴极的制备方法 |
| CN103367763A (zh) * | 2013-07-11 | 2013-10-23 | 黑龙江大学 | 一种利用磁控溅射法制备固体氧化物燃料电池纳米薄膜阴极的方法 |
| CN104752733A (zh) * | 2013-12-26 | 2015-07-01 | 中国科学院物理研究所 | 一种抗积碳的固体氧化物燃料电池的阳极材料及其制备方法和用途 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105428664A (zh) | 2016-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114940519B (zh) | 高镍单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法 | |
| CN107732295A (zh) | 一种基于卤化锂掺杂的氧化物固体电解质及其低温烧结方法 | |
| Yuan et al. | Self-ball milling strategy to construct high-entropy oxide coated LiNi0. 8Co0. 1Mn0. 1O2 with enhanced electrochemical performance | |
| CN105932327B (zh) | 一种立方相锂镧锆氧固态电解质纳米材料的制备方法 | |
| CN105428664B (zh) | 一种固体氧化物燃料电池的电极的制备方法 | |
| CN112151797B (zh) | 一种多金属复合氧化物包覆富锂锰基正极材料及其制备方法 | |
| CN103290426B (zh) | 一种钛酸锂的制备方法 | |
| CN108675824B (zh) | 一种等离子物理气相沉积热障涂层用多孔稀土锆酸盐粉末及其制备方法 | |
| CN103474645A (zh) | 钛酸锂的制备方法 | |
| KR20230008126A (ko) | 리튬 이온 배터리용 양극 재료 및 이의 제조방법과 리튬 이온 배터리 | |
| CN106676487A (zh) | 一种氧化锌基陶瓷溅射靶材及其制备方法和应用 | |
| CN111509205A (zh) | 一种锆包覆锂离子电池用三元正极材料及其制备方法 | |
| Zhou et al. | Effects of different lithium compound electrodes on the electrochemical performance of the ceramic fuel cells | |
| CN114524471B (zh) | 一种低残碱高镍三元正极材料、其制备方法及应用 | |
| Gabriel et al. | Dense m-Li2ZrO3 formed by aqueous slip casting technique: Colloidal and rheological characterization | |
| CN106876755B (zh) | 一种铈基电解质隔层上低温烧制复合阴极的方法 | |
| CN101777638A (zh) | 一种碳包覆型Li4Ti5O12纳米负极材料的制备方法 | |
| KR102233020B1 (ko) | 니켈이 도핑된 페로브스카이트계 금속산화물의 조성제어 및 전극 구조제어를 통한 sofc용 고온안정성 연료극의 sofc 작동환경 내 활성화 | |
| JP5191166B2 (ja) | 固体酸化物型燃料電池の燃料極用材料 | |
| CN113120959A (zh) | 一种改性球形锰酸锂正极材料制备方法 | |
| CN115241451B (zh) | 一种锂离子电池正极材料的制备方法 | |
| CN102642844A (zh) | 氯化锂熔盐法制备氧磷灰石结构硅酸镧电解质材料粉体 | |
| CN116903368A (zh) | 一种多元共掺杂钇铝石榴石热障涂层材料及其制备方法 | |
| CN104157885A (zh) | 一种高孔隙率长孔道固体氧化物燃料电池电极的制备方法 | |
| Liu et al. | CO2-induced in-situ surface reconfiguration of strontium cobaltite-based perovskite for accelerated oxygen reduction reaction |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Song Zhaoyuan Inventor after: Zhang Leilei Inventor after: Zhang Lei Inventor after: Li Xiangrong Inventor after: Long Wen Inventor before: Song Zhaoyuan Inventor before: Zhang Leilei Inventor before: Zhang Lei Inventor before: Long Wen |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| 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: 20171208 Termination date: 20181110 |