一种抗积碳固体氧化物燃料电池及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115939472A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211497576.4(22)申请日2022.11.25(71)申请人中国科学院宁波材料技术与工程研究所地址315201浙江省宁波市镇海区庄市大道519号(72)发明人张旸刘智翔杨钧官万兵王建新(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227专利代理师鲁丽美(51)Int.Cl.H01M8/10(2016.01)H01M8/1041(2016.01)H01M8/1069(2016.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种抗积碳固体氧化物燃料电池及其制备方法(57)摘要本发明提供一种抗积碳固体氧化物燃料电池，所述抗积碳固体氧化物燃料电池的燃料极外包覆有钙钛矿结构包覆层；所述钙钛矿结构包覆层成分为LnBaMn2‑xMxO5+δ，Ln为Sm、Gd、Nd、Pr和Y中的一种或几种；M为Mn、Fe、Co和Ni中的一种或几种；x为0～2。本发明是通过在A位层状钙钛矿*(AAB2O5+δ)结构中，通过选择合适的A位元素，并对Mn位进行离子掺杂，从而有效提高材料的氧化还原催化活性，同时维持材料的结构稳定性。改性后的电池可以在水碳比极低的情况下稳定运行，同时也提高了电池的输出性能，提高燃料气的转化率。本发明还提供了一种抗积碳固体氧化物燃料电池的制备方法。CN115939472ACN115939472A权利要求书1/1页1.一种抗积碳固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述抗积碳固体氧化物燃料电池的燃料极外包覆有钙钛矿结构包覆层；所述钙钛矿结构包覆层成分为LnBaMn2‑xMxO5+δ，Ln为Sm、Gd、Nd、Pr和Y中的一种或几种；M为Mn、Fe、Co和Ni中的一种或几种；x为0～2。2.根据权利要求1所述的抗积碳固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述钙钛矿结构包覆层的质量为燃料极质量的0.5～20％。3.如权利要求1所述的抗积碳固体氧化物燃料电池的制备方法，包括以下步骤：A)按照LnBaMn2‑xMxO5+δ的化学计量比，将Ln的氧化物、Ba(NO3)2、C4H6MnO4·4H2O和M的硝酸盐溶于稀硝酸溶液中，混合均匀，得到混合金属盐溶液；B)在所述混合金属盐溶液中加入EDTA和柠檬酸，并加入氨水调节pH至6～8，通过水浴加热进行浓缩，得到前驱体溶液；C)将固体氧化物燃料电池的燃料极在前驱体溶液中进行浸渍，取出后烘干；D)将浸渍后的固体氧化物燃料电池的燃料极在空气氛围下煅烧；E)重复步骤C)和D)直至达到所需的浸渍量；F)将步骤E)中得到的固体氧化物燃料电池在保护性气氛下煅烧，得到抗积碳固体氧化物燃料电池。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)中稀硝酸溶液的浓度为1～6mol/L。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)中EDTA与Ba2+的摩尔比为1：(0.8～1.2)；柠檬酸与混合金属盐溶液中总金属离子的摩尔比为(1～3)：1。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)中水浴加热的温度为60～95℃；所述前驱体溶液的浓度为0.01～0.5mol/L。7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍的温度为30～80℃；所述浸渍的时间为1～20h。8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤D)中煅烧的温度为800～1200℃，所述步骤D)中煅烧的时间为5～20小时。9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤E)中的保护性气氛为含有氢气的混合气，所述含有氢气的混合气为氢气与氮气的混合气，或者氢气与氩气的混合气；所述含有氢气的混合气中，氢气的体积分数为5～95％。10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤E)中煅烧的温度为600～1200℃，所述步骤E)中煅烧的时间为5～10小时。2CN115939472A说明书1/5页一种抗积碳固体氧化物燃料电池及其制备方法技术领域[0001]本发明属于固体氧化物燃料电池技术领域，尤其涉及一种抗积碳固体氧化物燃料电池及其制备方法。背景技术[0002]目前世界上的能源供应大部分来自化石燃料，化石燃料的直接燃烧会对环境带来严重的污染，并且能量利用率很低。固体氧化物燃料电池作为一种高效率、低污染、排放低和燃料灵活性高的能量转换装置。目前大多数仍是以氢气作为燃料气，但是储存氢气的难度高、制造成本高。绝大多数的氢气来源于碳氢燃料的重整而且碳氢燃料的来源广泛，直接使用碳氢燃料作为燃料气可以降低燃料气的成本提高能量利用率。[0003]目前已经商用的SOFC燃料极是Ni‑YSZ，虽然镍具有很高的活性使得碳氢化合物的碳氢键断裂，同时也极易生成碳碳键，造成积碳覆盖在Ni颗粒