一种抗硫中毒的固体氧化物燃料电池阳极材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113526547A(43)申请公布日2021.10.22(21)申请号202110616288.5(22)申请日2021.06.02(71)申请人南京工程学院地址210000江苏省南京市江宁科学园弘景大道1号(72)发明人渠吉发时焕岗谭文轶(74)专利代理机构南京金宁专利代理事务所(普通合伙)32479代理人张希睿(51)Int.Cl.C01G23/00(2006.01)H01M8/126(2016.01)权利要求书1页说明书3页附图7页(54)发明名称一种抗硫中毒的固体氧化物燃料电池阳极材料的制备方法(57)摘要本发明涉及一种抗硫中毒的固体氧化物燃料电池阳极材料的制备方法，该材料属于层状钙钛矿氧化物，其中活性组分结构通式为AxLn1‑xTiO4(0≤x＜0.3，ALTO，其中A表示碱金属离子，Ln表示稀土金属离子)，首先选取钛酸四丁酯和柠檬酸溶于水，加入A和Ln相应的硝酸盐，配制成水溶液，添加过量甘氨酸，制得活性组分浸渍液，将浸渍液滴加到Sm0.2Ce0.8O2(SDC)阳极骨架中，400℃焙烧，直至活性组分质量占骨架20％～50％，最后再高温处理0.5～2小时，制得抗硫中毒的固体氧化物燃料电池阳极材料ALTO/SDC。本发明的复合型阳极材料中的碱金属离子和层状结构可以吸附水形成表面羟基，其可与燃料中的硫反应生成二氧化硫脱附，从而抑制硫中毒，从而解决固体氧化物燃料电池阳极容易受含硫杂质毒化的问题。CN113526547ACN113526547A权利要求书1/1页1.一种抗硫中毒的固体氧化物燃料电池阳极材料的制备方法，材料结构通式为ALnTiO4/Sm0.2Ce0.8O2(ALTO/SDC，其中A表示碱金属离子的一种或者几种，Ln表示稀土金属离子的一种或者几种)。其特征在于，具体步骤如下：1)选取钛酸四丁酯，并加入一定量的一水合柠檬酸和去离子水，搅拌均匀；2)选取A和Ln相应的硝酸盐，按照目标产物化学式相应比例加入到步骤1)制得的混合液中，搅拌均匀；3)在步骤2)制得的水溶液中添加过量的甘氨酸，制得活性组分浸渍液；4)将步骤3)制得的浸渍液滴加到SDC基阳极骨架中，400℃焙烧30分钟，反复多次，直至活性组分质量占骨架的20％～50％，最后再高温处理，从而获得ALnTiO4作为活性组分的抗硫中毒的固体氧化物燃料电池阳极材料。2.根据权利要求1所述一种抗硫中毒的固体氧化物燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中钛酸四丁酯和一水合柠檬酸的摩尔比1:0.5～1。3.根据权利要求1所述一种抗硫中毒的固体氧化物燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，A元素优选为Na、Li、K的一种或其组合，Ln元素优选为La、Pr、Nd、Gd、Y、Sm、Eu、Lu的一种或其组合。4.根据权利要求1所述一种抗硫中毒的固体氧化物燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，A:Ln:Ti的摩尔比为(1.1～1.5):1:1。5.根据权利要求1所述一种抗硫中毒的固体氧化物燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，(A+Ln+Ti):甘氨酸的摩尔比为1:0.5～1.5。6.根据权利要求1所述一种抗硫中毒的固体氧化物燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，高温温度范围为750～1000℃，处理时间为0.5～3小时。2CN113526547A说明书1/3页一种抗硫中毒的固体氧化物燃料电池阳极材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种固体氧化物燃料电池阳极材料及其制备方法和应用，具体涉及一种抗硫中毒的层状钙钛矿氧化物及其制备方法和应用。背景技术[0002]燃料电池是一种能源转化装置，可以把燃料中的化学能直接转换成电能，具有转换效率高、清洁无污染等特点，其中固体氧化物燃料电池(SOFC)还具有燃料多样化、全固态结构和无需贵金属等特点。固体氧化物燃料电池可以直接使用甲烷作为燃料，天然气和生物质气的主要成分是甲烷，但是直接使用天然气或甲烷作为燃料气时，阳极面临严重的硫中毒现象，虽然可以通过预处理降低硫含量，但是由于技术和成本的原因很难达到50ppm以下，而对于固体氧化物燃料电池而言，高于10ppm的硫化物便可以造成不可逆的毒化。因此，提高阳极的抗硫中毒能力是固体氧化物燃料电池商业化的难点，也是热点问题。[0003]目前，解决硫中毒问题的研究热点是开发新型阳极，如使用贵金属催化剂，一些贵金属具有较高的抗硫中毒能力，但是这些贵金属由于过高的成本、较低的储量以及稳定性等问题，都限制了它们的大规模应用。钙钛矿类材料如La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3‑δ、Sr2Mg1‑xMnxMoO6‑δ等也有优异的抗硫中毒能力