一種高電導率雙鈣鈦礦型陽極材料及其製備方法

2023-05-30 19:03:41

專利名稱：一種高電導率雙鈣鈦礦型陽極材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬燃料電池領域，具體涉及一種對雙鈣鈦礦型(A2BB' O6)固體氧化物燃料 電池陽極材料Sr2MgMoO6的B位進行Co摻雜、提高其電導率的方法。
背景技術：
隨著全球工業的發展及人口的迅速增長，地球上的資源越來越緊缺，為此尋求能 量轉換效率高和環境友好的新能源技術已成為當今世界發展的重要方向，其中固體氧化物 燃料電池已被公認為是21世紀最有潛力的能源技術之一。固體氧化物燃料電池是一種將 存儲在燃料與氧化劑中的化學能直接轉化成電能的發電裝置。固體氧化物燃料電池比起其 他能源技術具有效率高、無噪音、低汙染等優點。陽極是固體氧化物燃料電池的重要組成部件之一，它的主要作用是作為電化學 反應的催化劑，為燃料氣體的電化學氧化提供反應場所，將反應所產生電子傳輸至外電 路。因此，陽極必須具有在還原氣氛下的穩定性、足夠的電子和離子電導率和催化活性。 另外，由於電池是在較高的溫度下運行，陽極在電池運行溫度下不僅與燃料接觸，而且還 與反應雜質和濃度不斷增加的氧化產物、以及電解質、連接體等電池的其它一些部件相接 角蟲，根據文獻 Keegan C. Wincewicz, Joyce S. Cooper, Taxonomies of SOFC material and manufacturing alternatives, Journal of Power Sources 140 (2005) 280—296 的才艮道，在 對陽極材料進行選擇時，必須同時考慮其作用功能和工作環境，這就要求作為SOFC陽極的 材料一般須具有(1)穩定性。在強還原性氣氛(氧分壓為IO48 10_2°atm)下，陽極必須具有化學、 結構和相的穩定性。在電池製備和運行過程中，陽極材料不與電池的其它組成部件發生化 學反應，不發生破壞性的相變，而且在還原性氣氛中和長期運行時能夠保持其尺寸和微結 構的穩定性；(2)電導率。陽極材料必須具有足夠高的電子和離子電導率，以減小電極的歐姆損 失，同時為燃料的氧化反應提供較多的三相界面。而且在燃料電池運行的燃料環境下，它的 電導率不隨氧分壓的變化而有太大變化；(3)催化活性。陽極材料必須對燃料氣體(如氫氣或其它的碳氫燃料)的電化學 氧化具有高的催化活性。對於碳氫燃料，陽極還要有一定的抑制碳沉積的能力，另外，還要 對燃料中的有害氣體如硫化氫等有一定的容忍能力；(4)相容性。陽極材料必須與其相鄰的電池其它部件具有相近的熱膨脹係數，以 防止在製備和運行以及熱循環中電池各組件的斷裂和分層。另外，陽極材料還要與其它組 成部分具有化學相容性，二者之間不會發生由化學反應或元素互擴散所導致的二次相的生 成、穩定性的減弱、熱膨脹係數的變化以及在電解質中引入不需要的電子導電性等；(5)孔隙率。陽極材料還必須具有一定的孔隙率，以有利於反應氣體的順利輸運。除了這些要求外，所選用的陽極材料最好還要有一定的機械強度(特別是對於陽 極支撐的電池構型來說)、易於成型等特點。
SOFC目前最常用的陽極是Ni/YSZ，適於純氫做燃料。但是用純氫做燃料成本 太高，使用碳氫氣體做燃料是SOFC今後的發展趨勢。如果使用碳氫氣體做燃料，Ni/YSZ 陽極就會出現碳沉積、硫中毒等問題(Rangachary Mukundan, Eric L. Brosha, Fernando H.Garzon.Sulfur tolerant anode for S0FC. Electrochemical and Solid-State Letters 2004，7 (1)A5_A7)，這將引起電極性能衰減，燃料電池堆輸出功率下降。因此，要促 進SOFC的實用化進程，需要研究開發直接催化碳氫氣體、而又可以防止發生碳沉積和硫中 毒現象的新型陽極材料。A2BB' O6型雙鈣鈦礦結構的Sr2MgMoO6具有很好的抗硫中毒和碳沉積能力，對碳 氫燃料具有很好的催化活性，並且熱膨脹係數與常用電解質匹配，成為SOFC陽極材料的候 選者。化學計量比的Sr2MgMoO6電導率不高，不能直接用作SOFC陽極材料。但是其在A、B 位有很強的摻雜能力，通過A/B位異價離子的摻雜，可以在材料中產生不同類型和不同價 態的點缺陷，使摻雜的Sr2MgMoO6表現出離子電子混合導體的性質，並能與多種電解質材料 兼容。如何通過摻雜元素種類的選擇和摻雜量的控制明顯提高Sr2MgMoO6的電導率，成為 Sr2MgMoO6作為SOFC陽極材料實用化的關鍵所在。根 據文獻 D. Marrero-Lopez, J. Pena-Martinez, J. C. Ruiz-Morales, et al.Synthesis, phase stability and electrical conductivity of Sr2MgMo06_δanode, Materials Research Bulletin, 2008 (43) :2441-1450 報導Sr2MgMoO6 在 800°C下、5% H2/ Ar氣氛中的電導率最大可以達到0. 8S/cm。根據文獻S. Vasala，M. Lehtimaki, S. C. Haw, et al. Isovalent and aliovalent substitution effects on redox chemistry of Sr2MgMoO6-sSOFC-anode material, Solid State Ionics, 2010 (181) :754-759 報導在 Sr2MgMoO6的Mo位摻雜Nb和W，雖然離子電導率有一定的增加，但是電子電導率下降較多， 在800°C下、5% H2/Ar氣氛中摻雜Nb和W的電導率分別為0. 29S/cm和0. 12S/cm。這些數 值離SOFC陽極材料對電導率的要求差距較大，難以滿足實際需求，較低的電導率易引起電 極極化、進而影響電池的輸出功率。

發明內容
本發明的目的在於通過材料的離子摻雜技術，提高Sr2MgMoO6陽極材料的電導率。 本發明首次通過對Sr2MgMoO6陽極材料的Mg位進行Co摻雜，大幅度提高了該材料的電導率。本發明「一種高電導率雙鈣鈦礦型Co摻雜Sr2COxMgl_xMO06_s陽極材料」是利用 缺陷化學原理選擇適宜摻雜元素，通過對雙鈣鈦礦型(A2BB' O6)固體氧化物Sr2MgMoO6W 極材料的B位進行Co摻雜而形成一種雙鈣鈦礦結構的混合導體，摻雜後材料的分子式為 Sr2CoxMgl_xMo06_5 (O彡δ彡D，其中x = 0. -0. 7。該混合導體表現出優異的電子導電能 力。該陽極材料包括緻密化陽極材料、多孔陽極支撐材料和多孔薄膜型陽極材料。所述高電導率雙鈣鈦礦型Co摻雜Sr2CoxM&_xMO06_s (O ^ δ ^ 1)陽極材料的製備 方法的具體步驟如下a、按照 Sr2CoxMghMoO「 (x = 0. 1-0. 7)化學計量比，將 Sr (NO3)2、Mg(NO3)2 · 6Η20、 Co (NO3)3 · 6Η20和(NH4)6Mo7O24 · 4Η20分別溶於去離子水中，然後以金屬離子和檸檬酸 為1 2的比例加入檸檬酸，並攪拌直至混合均勻後，在馬弗爐上加熱攪拌，直至燃燒形成Sr2COxMgl_xMO06_s前驅體粉末；將前驅體粉末進行研磨，放入電爐中進行焙燒，溫度為 500-1200°C，保溫時間為5-12h，使其中的有機物充分分解；b、將焙燒後的粉末再次研磨，過篩，過篩後的粉末加入質量分數為1-10% PVA溶 液，其中PVA為粘結劑，混合均勻後在鋼鑄模具中幹壓成型，在1300-1600°C下、空氣氣氛中 燒結5-1 使其得到緻密試樣；C、將緻密試樣在800-1200 V下的H2與Ar的混合氣氛中還原10_30h，其中吐的體 積百分含量為2% -10% ；得到所述緻密化陽極材料，用於電導率測試；d、將步驟a焙燒後的粉末再次研磨、過篩，篩為160目，然後加入10-50% (體積 比)的可燃性物質和焙燒後粉末質量的1_10%PVA溶液，可燃性物質為碳粉、澱粉、玉米粉、 樹脂中的一種或多種，然後幹壓或半乾壓成型，再於1300-1600°C溫度下煅燒5-12小時，可 製備多孔陽極支撐材料；e、將步驟a焙燒後的粉末取Ig加入去離子水、可溶性澱粉和乙基纖維素製成 漿料，(可溶性澱粉質量分數為10-50%，乙基纖維素的質量分數為1_10%，去離子水 為lml-100ml)。採用絲網印刷法將其均勻地塗在緻密的LSGM或⑶C電解質片表面，經 1200-1500°C溫度下煅燒5-12小時，製成多孔薄膜型陽極材料。本發明是通過在Sr2MgMoO6的B位(Mg位)進行Co的施主摻雜，根據電荷補償原 理，在材料中將產生束縛於Mo離子周圍的自由電子，導致材料中產生施主能級，引起材料 電子電導的提高。而後在還原氣氛中還原，使得部分Co3+離子向Co2+離子轉變進一步增加 了自由電子的濃度，同時由於處於六配位的Co3+、Co2+的離子半徑分別為0. 545 A, 0. 65 A, 而Mg2+的離子半徑為0. 72 A,這樣Co替換Mg就導致B-O-B'的鍵長變短，使得電子的遷移 路程變短，電子容易傳導，電導率升高。從電導率圖2中可以看出，隨著Co含量的增加電導率是增加的，並且電導率的最 大值向低溫移動。這是因為隨著Co含量的增加Co-O鍵增多，其共價鍵成分加大，電子轉移 的活化能降低，材料由半導體導電向金屬導電特性轉變。本發明的優點在於對雙鈣鈦礦型Sr2MgMoO6材料在B位進行Co的摻雜弓丨起陽極材料Sr2CoxIfehM0CVδ 中自由電子濃度增加，電子遷移活化能降低，遷移能力提高，相對於未摻雜材料，其電導率 得到了大幅度的提高。Co摻雜量χ = 0. 7時，800°C下材料的電導率為6. 9S/cm，相對於未 摻雜樣品提高了 13. 5倍；合成出的陽極材料和固體電解質GDC有良好的相容性。


圖1為本發明用檸檬酸燃燒合成法合成的Sr2C0xItehM0CVs (O彡δ彡1)，x = 0. 1-0. 7粉末的XRD圖，合成條件為空氣氣氛、1450°C，保溫10h，然後在5% H2/Ar氣氛下還 原Mh，還原溫度為800°C。圖2為本發明用檸檬酸-燃燒合成法合成的Sr2C0xItehM0CVs (O ^ δ ^ 1) (χ = 0-0. 7)樣品在800°C下還原後的電導率隨溫度變化的曲線。圖3為本發明用檸檬酸燃燒合成法合成的Sr2Coa5M^5MoCVs (O彡δ彡1)與⑶C 在1000°C共燒Mi後的X射線衍射圖譜。
具體實施例方式實施例1採用檸檬酸-燃燒法合成Sr2COxMgl_xMO06_ s (x = 0. 1)緻密化試樣。按照 Sr2CoxMgl_xMo06_5 (χ = 0. 1)化學計量比配製，將 Sr (NO3)2、Mg(NO3)2 ·6Η20、&) (NO3)3 ·6Η20 和 (NH4)6MO7O24 ·4Η20分別溶於去離子水中，然後以金屬離子和檸檬酸為1 2的比例加檸檬 酸，並不停地攪拌，使之混合均勻。在馬弗爐上加熱攪拌，直至燃燒形成Sr2COxMgl_xMO06_s (χ =0.1)前驅體粉末。將粉末進行研磨，放入電爐中進行焙燒，溫度為800°C，保溫時間為 10h，使其中的有機物充分分解。將焙燒後的粉末再次研磨，過篩，過篩後的粉末加入質量 分數為PVA溶液，混合均勻後在鋼鑄模具中使用115MPa的壓力幹壓成長方形條。在 1450°C下，空氣氣氛中燒結IOh使其得到緻密試樣。採用四端引線法在H2與Ar的混合氣氛下，其中H2的體積百分含量為，5%，還原溫 度為800°C，還原24h後，測定陽極材料Sr2CoxIfehM0CVs (x = 0. 1)的電導率。實驗測得的 電導率在800°C下達到0. 85S/cm。實施例2採用檸檬酸-燃燒法合成Sr2COxMgl_xMO06_ s (x = 0. 3)緻密化試樣。按照 Sr2CoxMgl_xMo06_5 (χ = 0. 1)化學計量比配製，將 Sr (NO3)2、Mg(NO3)2 ·6Η20、&) (NO3)3 ·6Η20 和 (NH4)6MO7O24 ·4Η20分別溶於去離子水中，然後以金屬離子和檸檬酸為1 2的比例加檸檬 酸，並不停地攪拌，使之混合均勻。在馬弗爐上加熱攪拌，直至燃燒形成Sr2COxMgl_xMO06_s (χ =0. 3)前驅體粉末。將粉末進行研磨，放入電爐中進行焙燒，溫度為800°C，保溫時間為 10h，使其中的有機物充分分解。將焙燒後的粉末再次研磨，過篩，過篩後的粉末加入質量 分數為5% PVA溶液，混合均勻後在鋼鑄模具中使用115MPa的壓力幹壓成長方形條。在 1450°C下，空氣氣氛中燒結IOh使其得到緻密試樣。採用四端引線法在H2與Ar的混合氣氛下，其中H2的體積百分含量為，5%，還原溫 度為800°C，還原24h後，測定陽極材料Sr2CoxIfehM0CVs (x = 0. 3)的電導率。實驗測得的 電導率在800°C下達到1. 91S/cm。實施例3採用檸檬酸-燃燒法合成Sr2COxMgl_xMO06_ s (x = 0. 5)緻密化試樣。按照 Sr2CoxMgl_xMo06_5 (χ = 0. 5)化學計量比配製，將 Sr (NO3)2、Mg(NO3)2 ·6Η20、&) (NO3)3 ·6Η20 和 (NH4)6MO7O24 ·4Η20分別溶於去離子水中，然後以金屬離子和檸檬酸為1 2的比例加檸檬 酸，並不停地攪拌，使之混合均勻。在馬弗爐上加熱攪拌，直至燃燒形成Sr2COxMgl_xMO06_s (χ =0. 5)前驅體粉末。將粉末進行研磨，放入電爐中進行焙燒，溫度為800°C，保溫時間為 10h，使其中的有機物充分分解。將焙燒後的粉末再次研磨，過篩，過篩後的粉末加入質量 分數為10% PVA溶液，混合均勻後在鋼鑄模具中使用115MPa的壓力幹壓成長方形條。在 1450°C下，空氣氣氛中燒結IOh使其得到緻密試樣。採用四端引線法在H2與Ar的混合氣氛下，其中H2的體積百分含量為，5 %，氣氛 下，還原溫度為800°C，還原24h後，測定陽極材料Sr2CoxIfehM0CVs (x = 0. 5)的電導率。實 驗測得的電導率在800°C下達到4. 02S/cm。實施例4採用檸檬酸-燃燒法合成Sr2COxMgl_xMO06_ s (x = 0. 7)緻密化試樣。按照Sr2CoxMgl_xMo06_5 (χ = 0. 7)化學計量比配製，將 Sr (NO3)2、Mg(NO3)2 ·6Η20、&) (NO3)3 ·6Η20 和 (NH4)6MO7O24 ·4Η20分別溶於去離子水中，然後以金屬離子和檸檬酸為1 2的比例加檸檬 酸，並不停地攪拌，使之混合均勻。在馬弗爐上加熱攪拌，直至燃燒形成Sr2COxMgl_xMO06_s (χ =0.7)前驅體粉末。將粉末進行研磨，放入電爐中進行焙燒，溫度為800°C，保溫時間為 10h，使其中的有機物充分分解。將焙燒後的粉末再次研磨，過篩，過篩後的粉末加入質量 分數為8% PVA溶液，混合均勻後在鋼鑄模具中使用115MPa的壓力幹壓成長方形條。在 1450°C下，空氣氣氛中燒結IOh使其得到緻密試樣。採用四端引線法在H2與Ar的混合氣氛下，其中H2的體積百分含量為，5 %，氣氛 下，還原溫度為800°C，還原24h後，測定陽極材料Sr2CoxIfehM0CVs (x = 0. 7)的電導率，電 導率為6. 91S/cm。實施例5採用檸檬酸-燃燒法合成Sr2COxM&_xMO06_s (χ = 0· 7)。按照 Sr2COxM&_xMO06_s (χ =0. 7)化學計量比配製，將 Sr (NO3) 2、Mg (NO3)2 · 6H20、Co (NO3) 3 · 6H20 和(NH4)6MO7O24 · 4H20 分別溶於去離子水中，然後以金屬離子和檸檬酸為1 2的比例加檸檬酸，並不停地攪拌， 使之混合均勻。在馬弗爐上加熱攪拌，直至燃燒形成Sr2COxMgl_xMO06_s (χ = 0. 7)前驅體粉 末。將粉末進行研磨，放入電爐中進行焙燒，溫度為800°C，保溫時間為10h，使其中的有機 物充分分解。將焙燒的粉體在H2與Ar的混合氣氛下，其中H2的體積百分含量為5%，1200°C 煅燒10小時，取Ig粉體，加入10%質量分數的可溶性澱粉和質量分數的乙基纖維素， 最後加入Iml去離子水，混合均勻後用絲網印刷法均勻地塗在高溫燒成的緻密的電解質 ⑶C(Gda2Ci5a8O2)表面，在1450°C下保溫10個小時，製成多孔薄膜型陽極材料。實施例6採用檸檬酸-燃燒法合成Sr2COxM&_xMO06_s (χ = 0· 7)。按照 Sr2COxM&_xMO06_s (χ =0. 7)化學計量比配製，將 Sr (NO3) 2、Mg (NO3)2 · 6H20、Co (NO3) 3 · 6H20 和(NH4)6MO7O24 · 4H20 分別溶於去離子水中，然後以金屬離子和檸檬酸為1 2的比例加檸檬酸，並不停地攪拌， 使之混合均勻。在馬弗爐上加熱攪拌，直至燃燒形成Sr2COxMgl_xMO06_s (χ = 0. 7)前驅體粉 末。將粉末進行研磨，放入電爐中進行焙燒，溫度為800°C，保溫時間為10h，使其中的有機 物充分分解。將焙燒的粉體，加入40體積％的碳粉，1 % PVA溶液，混合幹壓成型，將制好的 樣品在1500°C下保溫5個小時，製成多孔陽極支撐材料。將合成的陽極材料與電解質GDC 按重量比1 1混合均勻後幹壓成片，在電爐中升溫到1000°C、保溫6小時，XRD檢測結果 顯示該陽極材料與GDC (Gda2Cea8O2)電解質共燒6小時後無明顯反應，說明兩者具有良好的 化學相容性。圖1為本發明用檸檬酸-燃燒合成法合成的Sr2CoxIfehM0CVs，χ = 0. 1-0. 7粉末 的XRD圖，合成溫度為空氣氣氛1450°C，保溫10h，然後在H2與Ar的混合氣氛下，其中H2的 體積百分含量為，5 %，還原24h,還原溫度為8000C。利用XRD分析Sr2CoxMgl_xMo06_5 (χ = 0. l-o. 7)的相結構組成，結果如附圖1所示。測試結果表明，各配比下的Sr2C0xItehM0CVs (χ =0. 1-0. 7)均形成雙鈣鈦礦結構。這說明，Co元素在Sr2MgMoO6基體材料中具有良好的固 溶能力，這是利用摻Co提高Sr2MgMoO6陽極材料電導率的基礎。本發明採用四端引線法在H2與Ar的混合氣氛下，其中H2的體積百分含量為， 2% -10%，還原溫度為800°C，還原24h後，測定陽極材料Sr2CoxMgl_xMo06_5 (χ = 0-0. 7)的電導率。如附圖2所示，當對基體材料Sr2MgMoO6在B位摻入Co元素後，電導率逐漸增加。 800°C下摻雜70% molCo材料的電導率相比於未摻雜樣品提高13. 5倍。
權利要求
1.一種高電導率雙鈣鈦礦型陽極材料，其特徵在於陽極材料分子式為 Sr2CoxM&_xMo06_s，其中χ = 0. 1-0. 7，0彡δ彡1，該陽極材料包括緻密化陽極材料、多孔陽 極支撐材料和多孔薄膜型陽極材料。
2.一種如權利要求1所述高電導率雙鈣鈦礦型緻密化陽極材料的製備方法，其特徵在於步驟 a、按照 Sr2CoxMgl_xMo06_5 化學計量比，將 Sr (NO3) 2、Mg (NO3) 2 · 6H20、Co (NO3) 3 · 6H20 和(NH4)6Mo7O24 ·4Η20分別溶於去離子水中混合均勻，其中χ = 0. 1-0. 7，0彡δ彡1 ；然後以 金屬離子和檸檬酸按摩爾比為1 2的比例加入檸檬酸，並攪拌直至混合均勻後，在馬弗爐 上加熱攪拌，直至燃燒形成Sr2MghC0xM0CVs前驅體粉末；將前驅體粉末進行研磨，研磨後 放入電爐中進行焙燒，溫度為500-1200°C，保溫時間為5-12h，使其中的有機物充分分解；b、將焙燒後的粉末再次研磨、過160目的篩，過篩後的粉末加入質量分數為1-10%PVA 溶液，混合均勻後在鋼鑄模具中幹壓成型，在1300-1600°C下、空氣氣氛中燒結5-1 使其 得到緻密試樣；c、將緻密試樣在800-1500°C、H2與Ar的混合氣氛中還原10_30h，其中H2的體積百分 含量為，2-10%，得到緻密化陽極材料。
3.如權利要求2所述的緻密化陽極材料的製備方法，其特徵在於所述的步驟a中前 軀體粉末的焙燒溫度為800°C，保溫時間為IOh ；所述的步驟b中，燒結溫度為1450°C，燒結 時間為IOh ；所述的步驟c中，還原溫度為800°C，還原時間為Mh。
4.一種如權利要求1所述高電導率雙鈣鈦礦型多孔陽極支撐材料的製備方法，其特徵 在於步驟一、按照 Sr2CoxMg1-XMoO6-S 化學計量比，將 Sr (NO3)2、Mg(NO3)2 ·6H20、Co (NO3)3 ·6Η20 和(NH4)6Mo7Om ·4Η20溶於去離子水中，混合均勻，其中χ = 0. 1-0. 7,0 ^ δ彡1 ；然後以金 屬離子和檸檬酸按摩爾比為1 2的比例加入檸檬酸，並攪拌直至混合均勻後，在馬弗爐上 加熱攪拌，直至燃燒形成Sr2MghC0xM0CVs前驅體粉末；將前驅體粉末進行研磨，研磨後放 入電爐中進行焙燒，溫度為500-1200°C，保溫時間為5-12h，使其中的有機物充分分解；步驟二、將焙燒後的粉末再次研磨、過160目的篩，然後加入焙燒後的粉末體積的 10-50%的可燃性物質和焙燒後粉末質量的1-10% PVA溶液，混合均勻，然後幹壓或半乾壓 成型，將成型體在1300-1600°C溫度下煅燒5-12小時，得到多孔陽極支撐體。
5.如權利要求4所述的多孔陽極支撐材料的製備方法，其特徵在於所述的可燃性物 質為碳粉、澱粉、玉米粉、樹脂中的一種或多種。
6.一種如權利要求1所述高電導率雙鈣鈦礦型多孔薄膜型陽極材料的製備方法，其特 徵在於步驟 A、按照 Sr2CoxMgl_xMo06_5 化學計量比，將 Sr (NO3) 2、Mg (NO3) 2 · 6H20、Co (NO3) 3 · 6H20 和(NH4)6Mo7Om ·4Η20溶於去離子水中，混合均勻，其中χ = 0. 1-0. 7,0 ^ δ彡1 ；然後以金 屬離子和檸檬酸按摩爾比為1 2的比例加入檸檬酸，並攪拌直至混合均勻後，在馬弗爐上 加熱攪拌，直至燃燒形成Sr2MghC0xM0CVs前驅體粉末；將前驅體粉末進行研磨，研磨後放 入電爐中進行焙燒，溫度為500-1200°C，保溫時間為5-12h，使其中的有機物充分分解；步驟B、將焙燒後的粉末取Ig加入I-IOOml去離子水、0. 1-0. 5g的可溶性澱粉和 0. 01-0. Ig的乙基纖維素製成漿料，採用絲網印刷法將漿料均勻地塗在緻密的LSGM或⑶C電解質片表面，經1200-1500°C溫度下煅燒5-12小時，製成多孔陽極薄膜型陽極材料。
全文摘要
一種高電導率雙鈣鈦礦型陽極材料及其製備方法，屬燃料電池領域。本發明方法是通過對雙鈣鈦礦型(A2BB′O6)固體氧化物燃料電池陽極材料Sr2MgMoO6的B位進行Co的摻雜而形成一種雙鈣鈦礦結構的混合導體。將B位摻雜的Sr2Mg1-xCoxMoO6(x＝0.1-0.7)粉體在一定的壓力下壓製成試樣條，在空氣氣氛下高溫燒結，然後在低氧條件下進行還原，隨後進行電導率的測量，其電導率比摻雜前提高了13.5倍(x＝0.7)，這將有助於電極工作特性的改善。同時，製備了多孔的Sr2Mg1-xCoxMoO6，該多孔陽極具有很好的強度，能作為陽極支撐電池的基底，該材料與電解質GDC、LSGM具有良好的化學相容性，並且具有比傳統的陽極材料Ni/YSZ更高的抗碳沉積和硫中毒能力。
文檔編號H01M4/88GK102054992SQ20101056254
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月23日 優先權日2010年11月23日
發明者周雄, 杜志鴻, 謝志翔, 趙海雷, 陳婷 申請人:北京科技大學