一維納米纖維基Ni-GDC複合陽極材料及其製備方法
2023-08-06 02:41:26 4
一維納米纖維基Ni-GDC複合陽極材料及其製備方法
【專利摘要】一維納米纖維基Ni-GDC複合陽極材料及其製備方法，本發明涉及一種中低溫固體氧化物燃料電池陽極材料及其製備方法。本發明是要解決現有的鎳基陽極在使用碳基燃料時，電池高溫工作條件下會發生鎳團聚現象，致使陽極性能發生衰減的問題，本發明採用靜電紡絲技術和煅燒方法製備了GDC納米纖維，將GDC納米纖維表面化學鍍鎳，得到一維納米纖維基Ni-GDC複合陽極材料。本發明一維納米纖維基Ni-GDC複合陽極材料中GDC陶瓷纖維表面鍍覆的鎳顆粒分散性好，鎳與陶瓷間具有較好的結合性，用一維納米纖維基Ni-GDC複合陽極製備的電極，可有效降低鎳團聚程度，可用於中低溫固體氧化物燃料電池領域。
【專利說明】—維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種中低溫固體氧化物燃料電池陽極材料及其製備方法。
【背景技術】
[0002]固體氧化物燃料電池(SOFC)作為一種有別於傳統能源的能量轉化方式，正在逐漸受到各國的重視。陽極是燃料電池電路系統中不可缺少的重要組成部分，SOFC通過陽極提供燃料氣體。陽極材料的選擇、微觀結構的設計直接影響SOFC的工作特性，因此研究高性能陽極就顯得尤為重要。陽極的性能主要體現在三相界面的大小，即為燃料極-電解質-燃料的接觸位置，三相界面(電解質-燃料-陽極組成的界面區域)越大，電極反應位置越多，理論上電極性能就會越高。
[0003]到目前為止，當使用氫氣做燃料時，N1-GDC (GDC為氧化釓摻雜氧化鈰)複合材料是最廣為被使用的陽極材料之一，它存在很多優點:具有較高的電子傳導性；合理的離子傳導性；對氫氧化具有較好的催化活性。然而，當使用碳基燃料時，N1-GDC複合陽極存在很多缺點，N1-GDC複合陽極容易發生硫毒化而使Ni出現不可避免的團聚現象，並且可以催化生成碳纖維產生碳沉積，使陽極發生性能衰減，從而影響電極工作。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了解決現有的鎳基陽極在使用碳基燃料時，電池高溫工作條件下會發生鎳團聚現象致使陽極性能發生衰減的問題，而提供一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料及其製備方法。
[0005]本發明的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料是在GDC納米纖維表面粘附著Ni納米顆粒；其中⑶C的化學式為Cea8Gda2O1T
[0006]本發明的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料是採用靜電紡絲技術製備GDC納米纖維，再以化學鍍的方式將Ni鍍覆在GDC納米纖維表面，經燒結後製得一維納米纖維基NiO-GDC陽極材料。⑶C納米纖維表面粘附著Ni納米顆粒，Ni顆粒呈現出連續且不均勻的分布形式，Ni顆粒鍍層與陶瓷間具有較好的結合性，限制了 Ni顆粒移動，有效降低了 Ni顆粒的團聚程度，避免了三相界面減小的現象，從而達到改善陽極電化學性能的目的，同時這種Ni顆粒在GDC納米纖維呈現連續不均勻分布的獨特的結構，使N1-GDC複合陽極可有效地避免碳沉積、硫中毒，抑制鎳團聚。
[0007]上述的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的製備方法按以下步驟進行:
[0008]一、依照化學式Cea8Gda2Ou，按Ce元素、Gd元素摩爾比為4:1的比例分別稱取硝酸鈰、硝酸釓，然後將硝酸鈰、硝酸釓加入到N，N-二甲基甲醯胺中，在室溫下磁力攪拌至硝酸鈰、硝酸釓完全溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮攪拌，得到靜電紡絲前驅液，再進行靜電紡絲,得到納米纖維；
[0009]所述靜電紡絲前驅液中硝酸鈰、硝酸釓總的質量濃度為6?22%，聚乙烯吡咯烷酮的質量濃度為8?12% ；[0010]二、將納米纖維以2?5°C /min的升溫速率升溫至280?300°C時恆溫燒結2?3h,然後繼續以2?5°C /min的升溫速率升溫至500?1000°C，並且恆溫燒結2?3h，得到一維納米纖維狀GDC材料；
[0011]三、將步驟二得到的一維納米纖維狀GDC材料加入到化學鍍鎳溶液中進行化學鍍鎳，得到表面覆Ni的一維納米纖維狀GDC材料；
[0012]四、將步驟三得到的表面覆Ni的一維納米纖維狀⑶C材料以2 V /min?5°C /min的升溫速率升溫至1200?1400°C，保溫2h，再以2V /min?5°C /min降溫速率降至室溫，得到一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料。
[0013]其中步驟三中所述的化學鍍鎳溶液是按硫酸鎳的濃度為20?25g/L，EDTA 二鈉的濃度為10?15g/L，酒石酸鈉的濃度為20?25g/L，質量濃度為80%的水合肼的濃度為80?100ml/L，穩定劑的濃度為0.01?0.04g/L將硫酸鎳、EDTA 二鈉、酒石酸鈉、質量濃度為80%的水合肼、穩定劑加入到水中，再用氫氧化鈉調節溶液的pH值為13.65以上得到的，其中穩定劑為鑰酸銨或硫脲。
[0014]步驟三中所述的化學鍍鎳的鍍覆溫度93?95°C，鍍覆時間為45?50min。
[0015]本發明針對Ni團聚問題，採用靜電紡絲技術和煅燒處理製備了 GDC納米纖維，然後在GDC納米纖維化學鍍Ni，經高溫燒結後形成一維納米纖維基N1-GDC陽極材料，在該陽極材料中，鎳是以氧化態的形式存在的，即NiO，通過此製備方法製得的陽極材料有效避免了 Ni團聚現象。Ni顆粒在GDC納米纖維表面呈現連續分布，Ni顆粒與GDC納米纖維基體結合良好，GDC納米纖維形貌保持良好，三相界面較大。在電池中，陽極材料中的NiO經還原後得到的Ni，本發明的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料表現出良好的電化學性能，可用於中低溫SOFC的陽極。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是現有技術中的N1-GDC金屬陶瓷陽極結構示意圖，其中I為⑶C，2為Ni顆粒;
[0017]圖2是【具體實施方式】一的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的結構示意圖；其中I為GDC, 3為Ni層;
[0018]圖3是實施例一中經步驟二得到的一維納米纖維狀GDC材料的掃描電鏡照片；
[0019]圖4是實施例一中經步驟四得到的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的掃描電鏡照片；
[0020]圖5是實施例一中一維納米纖維基N1-GDC複合陽極在氣體氛圍為97%H2+3%H20條件下，於600°C、650°C、70(rC溫度測得的陽極極化阻抗譜圖；其中譜線I為600°C所得陽極極化阻抗譜，譜線2為650°C所得陽極極化阻抗譜，譜線3為700°C所得陽極極化阻抗譜。[0021 ] 圖6是實施例二中經步驟二得到的一維納米纖維狀⑶C材料的掃描電鏡照片；
[0022]圖7是實施例二中經步驟四得到的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的掃描電鏡照片；
[0023]圖8是實施例二中一維納米纖維基N1-GDC複合陽極在氣體氛圍為97%H2+3%H20條件下，於600°C、650°C、70(rC溫度測得的陽極極化阻抗譜圖；其中譜線I為600°C所得陽極極化阻抗譜，譜線2為650°C所得陽極極化阻抗譜，譜線3為700°C所得陽極極化阻抗譜。【具體實施方式】
[0024]【具體實施方式】一:本實施方式的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料是在GDC納米纖維表面粘附著Ni納米顆粒；其中GDC的化學式為Cea8Gda2O1T
[0025]現有技術中的N1-GDC金屬陶瓷陽極結構示意圖如圖1所示，其中I為⑶C，2為Ni顆粒，GDC作為支架雖然在一定程度上保持了 Ni金屬相的分散性和多孔性，但它不能滿足以碳基物質作為燃料的理想陽極的商業化要求。使用碳基燃料，這種現有的N1-GDC金屬陶瓷陽極的結構模式，使Ni發生明顯的團聚現象，Ni顆粒團聚成一個個大顆粒，而使電子傳導路徑發生中斷，最終導致陽極性能發生衰減以致失效。而本實施方式的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的結構示意圖如圖2所示，其中I為GDC，3為Ni層，GDC纖維表面粘附著由Ni納米顆粒形成的Ni層，Ni顆粒呈現出連續的分布形式，Ni顆粒鍍層與陶瓷間具有較好的結合性，同時GDC纖維骨架起到有效的支撐作用，限制了 Ni顆粒的移動和大顆粒的形成，可有效降低Ni顆粒的團聚程度，避免三相界面減小的現象，從而達到改善陽極電化學性能的目的。
[0026]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是GDC與Ni的質量比為1:(0.3?0.7)。其他與【具體實施方式】一相同。
[0027]本實施方式的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料是GDC納米纖維表面粘附著Ni納米顆粒，Ni顆粒呈現出連續且不均勻的分布形式，有效降低了 Ni顆粒的團聚程度，避免了三相界面減小的現象，從而達到改善陽極電化學性能的目的。
[0028]【具體實施方式】三:【具體實施方式】一所述的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的製備方法按以下步驟進行:
[0029]一、依照化學式Cea8Gda2Ou，按Ce元素、Gd元素摩爾比為4:1的比例分別稱取硝酸鈰、硝酸釓，然後將硝酸鈰、硝酸釓加入到N，N-二甲基甲醯胺中，在室溫下磁力攪拌至硝酸鈰、硝酸釓完全溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮攪拌，得到靜電紡絲前驅液，再進行靜電紡絲,得到納米纖維；
[0030]二、將納米纖維以2?5°C /min的升溫速率升溫至280?300°C時恆溫燒結2?3h,然後繼續以2?5°C /min的升溫速率升溫至500?1000°C，並且恆溫燒結2?3h，得到一維納米纖維狀GDC材料；
[0031]三、將步驟二得到的一維納米纖維狀GDC材料加入到化學鍍鎳溶液中進行化學鍍鎳，得到表面覆蓋Ni的一維納米纖維狀GDC材料；
[0032]四、將步驟三得到的表面覆蓋Ni的一維納米纖維狀⑶C材料以2 V /min?5°C /min的升溫速率升溫至1200?1400°C，保溫2h，再以2V /min?5°C /min降溫速率降至室溫，得到一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料。
[0033]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】三不同的是步驟三中所述的化學鍍鎳溶液是按硫酸鎳的濃度為20?25g/L，EDTA 二鈉的濃度為10?15g/L，酒石酸鈉的濃度為20?25g/L，質量濃度為80%的水合肼的濃度為80?100ml/L，穩定劑的濃度為0.01?
0.04g/L將硫酸鎳、EDTA 二鈉、酒石酸鈉、質量濃度為80%的水合肼、穩定劑加入到水中，再用氫氧化鈉調節溶液的PH值為13.65以上得到的，其中穩定劑為鑰酸銨或硫脲。其中與【具體實施方式】三相同。[0034]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】四不同的是步驟三中所述的化學鍍鎳溶液是按硫酸鎳的濃度為20g/L，EDTA 二鈉的濃度為10g/L，酒石酸鈉的濃度為20g/L，質量濃度為80%的水合肼的濃度為100ml/L，鑰酸銨的濃度為0.04g/L將硫酸鎳、EDTA 二鈉、酒石酸鈉、質量濃度為80%的水合肼、鑰酸銨加入到水中，再用氫氧化鈉調節溶液的pH值為
13.7得到的。其中與【具體實施方式】四相同。
[0035]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】四不同的是步驟三中所述的化學鍍鎳溶液是按硫酸鎳的濃度為22g/L，EDTA 二鈉的濃度為12g/L，酒石酸鈉的濃度為23g/L，質量濃度為80%的水合肼的濃度為90ml/L，硫脲的濃度為0.04g/L將硫酸鎳、EDTA 二鈉、酒石酸鈉、質量濃度為80%的水合肼、硫脲加入到水中，再用氫氧化鈉調節溶液的pH值為13.8得到的。其中與【具體實施方式】四相同。
[0036]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】三至六之一不同的是步驟三中所述的化學鍍鎳的鍍覆溫度93?95°C，鍍覆時間為45?50min。其它與【具體實施方式】三至六之一相同。
[0037]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】三至六之一不同的是步驟三中所述的化學鍍鎳的鍍覆溫度94°C，鍍覆時間為48min。其它與【具體實施方式】三至六之一相同。
[0038]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】三至八之一不同的是步驟一中所述的所述靜電紡絲前驅液中硝酸鈰、硝酸釓總的質量濃度為6?22%，聚乙烯吡咯烷酮的質量濃度為8?12%。其它與【具體實施方式】三至八之一相同。
[0039]【具體實施方式】十:本實施方式與【具體實施方式】三至九之一不同的是步驟一中所述的靜電紡絲條件是電壓為18KV，噴射針頭直徑為0.7mm，接收距離為15cm，環境溫度20?30°C，相對溼度< 40%。其它與【具體實施方式】三至九之一相同。
[0040]用以下實例驗證本發明的有益效果:
[0041]實施例1:本實施例的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的製備方法按以下步驟進行:
[0042]一、依照化學式Ce。.SGda2Oh9，稱取硝酸釓2.7919g和硝酸鈰10.7437g放入50mL的DMF溶液中，磁力攪拌至溶液澄清，再稱取6.7678g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)放入溶液中持續攪拌6h，使其溶解至均一穩定的透明溶液，得到GDC靜電紡絲前驅液，再進行靜電紡絲，得到納米纖維；其中靜電紡絲條件是電壓為18KV，噴射針頭直徑為0.7mm (7號醫用針頭尖口磨平後得到的)，接收距離為15cm，環境溫度22°C，相對溼度為40%。
[0043]二、將納米纖維以2°C /min的升溫速率升溫至300°C時恆溫燒結2h，然後繼續以2V /min的升溫速率升溫至800°C，並且恆溫燒結2h，得到一維納米纖維狀⑶C材料；
[0044]三、稱取硫酸鎳為3.0122克、EDTA 二鈉為1.5065克、酒石酸鈉為3.1340克，依次加入到IOOml去離子水中溶解,再加入0.0060克鑰酸銨；用氫氧化鈉溶液和去離子水調節至PH為13.67，溶液體積為150mL，得到化學鍍鎳溶液；稱取0.5032g步驟二得到的一維納米纖維狀GDC材料加入到化學鍍鎳溶液中，在93°C恆溫水浴鍋裡進行化學鍍鎳，鍍覆時間為45min，得到表面覆蓋Ni的一維納米纖維狀⑶C材料；
[0045]四、將步驟三得到的表面覆蓋Ni的一維納米纖維狀⑶C材料以5°C /min的升溫速率升溫至1400°C，保溫2h，再以5°C /min降溫速率降至室溫，得到一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料。[0046]本實施例經步驟二得到的一維納米纖維狀GDC材料的掃描電鏡照片如圖2所示，從圖3可以看出，纖維的直徑為200~300nm。
[0047]經步驟四得到的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的掃描電鏡照片如圖4所示，從圖4可以看出，一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料是在GDC納米纖維表面粘附著Ni納米顆粒；Ni顆粒在GDC納米纖維表面呈現連續分布,Ni顆粒與GDC納米纖維基體結合良好，同時GDC纖維骨架起到有效的支撐作用，限制了 Ni顆粒的移動和大顆粒的形成，可有效降低Ni顆粒的團聚程度，避免三相界面減小的現象，從而達到改善陽極電化學性能的目的，即使應用在碳基燃料中，也可達到同樣的效果。其中，一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料中GDC的化學式為Cea8Gda2Oh9, GDC與Ni的質量比為1:0.52。
[0048]稱取0.3g實施例1製備的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料加入到0.3g異丁醇中分散，攪拌4小時，得到一維納米纖維基N1-GDC複合陽極漿料。將該漿料塗在厚度為0.8mm直徑為2cm的Cea8Gda2O1^電解質圓片一面的中心位置,塗覆面積為0.7854cm2,再將其以2°C /min的升溫速率升溫至1400°C，然後在1400°C保溫2h，再以2°C /min降溫速率降至室溫，完成N1-GDC複合陽極製備。在該Cea8Gda2Oh9電解質圓片的另一面，與已塗覆N1-GDC複合陽極漿料的一面相對應的中心位置塗以Pt漿作為對電極Kea8Gda2Oh9電解質圓片的外圍邊緣用Pt漿粘附鉬絲作為參比電極。以2V /min的升溫速率升溫至1000°C，然後在1000°C保溫lh，再以2V /min降溫速率降至室溫，得到用於電化學性能測試的三電極體系。該三電極體系由N1-GDC複合陽極、Pt對電極和Pt參比電極構成。將該三電極體系在600°C、650°C、700°C進行交流阻抗譜測試，測量頻率為IMHz-0.01Hz，幹擾電壓為5mV，陽極一側的氣體氛圍為97%H2+3%H20，97%及3%均為體積百分比，得到的陽極極化阻抗譜如圖5所示，其中譜線I為60 0°C所得陽極極化阻抗譜，譜線2為650°C所得陽極極化阻抗譜，譜線3為700°C所得陽極極化阻抗譜。從圖5可以看出一維納米纖維基N1-GDC複合陽極在氣體氛圍為97%H2+3%H20 (體積百分比)條件下，於600°C、650°C、70(TC溫度測得的極化阻抗分別為0.94,0.26和0.10 Ω cm2，極化阻抗較小，表現出良好的電化學性能。
[0049]將三電極體系陽極一側的氣體氛圍改為95%CH4+5%H20 (體積百分比)，測試陽極極化阻抗譜，於600°C、650°C、70(rC溫度測得的極化阻抗分別為0.98,0.29和0.18 Ω cm2,極化阻抗變化較小，表現出良好的電化學性能，說明在碳基燃料中，Ni顆也沒有發生團聚。
[0050]實施例二:本實施例的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的製備方法按以下步驟進行:
[0051]一、依照化學式Ce。.SGda2Oh9，稱取硝酸釓1.1726g和硝酸鈰4.5124g放入30mL的DMF溶液中，磁力攪拌至溶液澄清，再稱取3.7900g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)放入溶液中持續攪拌6h，使其溶解至均一穩定的透明溶液，得到GDC靜電紡絲前驅液，再進行靜電紡絲，得到納米纖維；其中靜電紡絲條件是電壓為18KV，噴射針頭直徑為0.7mm (7號醫用針頭尖口磨平後得到的)，接收距離為15cm，環境溫度22°C，相對溼度為37%。
[0052]二、將納米纖維以3°C /min的升溫速率升溫至300°C時恆溫燒結2h，然後繼續以30C /min的升溫速率升溫至900°C，並且恆溫燒結2h，以3°C /min的降溫速率降溫至室溫，得到一維納米纖維狀GDC材料；
[0053]三、稱取硫酸鎳為3.1008克、EDTA 二鈉為1.5081克、酒石酸鈉為3.2141克，按順序溶解在100ml去離子水中，再加入0.0058克硫脲；用氫氧化鈉溶液和去離子水調節至PH為13.65，溶液體積為150mL，得到化學鍍鎳溶液；稱取0.5007g步驟二得到的一維納米纖維狀GDC材料加入到化學鍍鎳溶液中，在95°C恆溫水浴鍋裡進行化學鍍鎳，鍍覆時間為45min,得到表面覆蓋Ni的一維納米纖維狀⑶C材料；
[0054]四、將步驟三得到的表面覆蓋Ni的一維納米纖維狀⑶C材料以3°C /min的升溫速率升溫至1200°C，保溫2h，再以3°C /min降溫速率降至室溫，得到一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料。
[0055]本試驗經步驟二得到的一維納米纖維狀GDC材料的掃描電鏡照片如圖6所示，從圖6可以看出，纖維表面光滑，直徑為150~200nm。其中，一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料中⑶C的化學式為Cea8Gda2O1^⑶C與Ni的質量比為1:0.60。
[0056]經步驟四得到的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的掃描電鏡照片如圖7所示，從圖7可以看出，一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料是在GDC納米纖維表面粘附著Ni納米顆粒；Ni顆粒在GDC納米纖維表面呈現連續分布,Ni顆粒與GDC納米纖維基體結合良好，同時GDC纖維骨架起到有效的支撐作用，限制了 Ni顆粒的移動和大顆粒的形成，可有效降低Ni顆粒的團聚程度，避免三相界面減小的現象，從而達到改善陽極電化學性能的目的，即使應用在碳基燃料中，也可達到同樣的效果。
[0057]稱取0.5g g實施例2製備的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料加入到0.5g異丁醇中分散，攪拌4小時，得到一維納米纖維基N1-GDC複合陽極漿料。將該漿料塗在厚度為0.8mm直徑為2cm的Cea8Gda2C^9電解質圓片一面的中心位置，塗覆面積為0.7854cm2,再將其以3°C /min的升溫速率升溫至1400°C，然後在1400°C保溫2h，再以3°C /min降溫速率降至室溫，完成N1-GDC複合陽極製備。在該Cea8Gda2Oh9電解質圓片的另一面，與已塗覆N1-GDC複合陽極漿料的一面相對應的中心位置塗以Pt漿作為對電極Kea8Gda2Oh9電解質圓片的外圍邊緣用Pt漿粘附鉬絲作為參比電極。以2V /min的升溫速率升溫至1000°C，然後在1000°C保溫lh，再以2V /min降溫速率降至室溫，得到用於電化學性能測試的三電極體系。該三電極體系由N1-GDC複合陽極、Pt對電極和Pt參比電極構成。將該三電極體系在600°C、650°C、700°C進行交流阻抗譜測試，測量頻率為IMHz-0.01Hz，幹擾電壓為5mV，陽極一側的氣體氛圍為97%H2+3%H20，97%及3%均為體積百分比，得到的陽極極化阻抗譜如圖8所示，其中譜線I為600°C所得陽極極化阻抗譜，譜線2為650°C所得陽極極化阻抗譜，譜線3為700°C所得陽極極化阻抗譜。從圖8可以看出一維納米纖維基N1-GDC複合陽極在氣體氛圍為97%H2+3%H20條件下，於600°C、650°C、700°C溫度測得的極化阻抗分別為0.89、
0.22和0.09 Ω cm2,極化阻抗較小，表現出良好的電化學性能。
[0058]將三電極體系陽極一側的氣體氛圍改為95%CH4+5%H20 (體積百分比)，測試陽極極化阻抗譜，於600°C、650°C、70(rC溫度測得的極化阻抗分別為0.92、0.28和0.13 Ω cm2,極化阻抗變化較小，表現出良好的電化學性能，說明在碳基燃料中，Ni顆也沒有發生團聚。
【權利要求】
1.一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料,其特徵在於該材料是在GDC納米纖維表面粘附著Ni納米顆粒；其中⑶C的化學式為Cea8Gda2O1T
2.根據權利要求1所述的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料，其特徵在於GDC與Ni的質量比為1:(0.3~0.7)。
3.製備如權利要求1所述的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的方法，其特徵在於該方法按以下步驟進行: 一、依照化學式Cea8Gda2Oh9，按Ce元素、Gd元素摩爾比為4: I的比例分別稱取硝酸鈰、硝酸釓，然後將硝酸鈰、硝酸釓加入到N，N-二甲基甲醯胺中，在室溫下磁力攪拌至硝酸鈰、硝酸釓完全溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮攪拌，得到靜電紡絲前驅液，再進行靜電紡絲，得到納米纖維； 二、將納米纖維以2~5°C/min的升溫速率升溫至280~300°C時恆溫燒結2~3h，然後繼續以2~5°C /min的升溫速率升溫至500~1000°C，並且恆溫燒結2~3h，得到一維納米纖維狀GDC材料； 三、將步驟二得到的一維納米纖維狀GDC材料加入到化學鍍鎳溶液中進行化學鍍鎳，得到表面覆蓋Ni的一維納米纖維狀GDC材料； 四、將步驟三得到的表面覆蓋Ni的一維納米纖維狀⑶C材料以2°C/min~5°C /min的升溫速率升溫至1200~1400°C，保溫2h，再以2V /min~5°C /min降溫速率降至室溫，得到一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料。
4.根據權利要求3所述的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的製備方法，其特徵在於步驟三中所述的化學鍍鎳溶液是按硫酸鎳的濃度為20~25g/L，EDTA 二鈉的濃度為10~15g/L，酒石酸鈉的濃度 為20~25g/L，質量濃度為80%的水合肼的濃度為80~100ml/L，穩定劑的濃度為0.01~0.04g/L將硫酸鎳、EDTA 二鈉、酒石酸鈉、質量濃度為80%的水合肼、穩定劑加入到水中，再用氫氧化鈉調節溶液的PH值為13.65以上得到的，其中穩定劑為鑰酸銨或硫脲。
5.根據權利要求3所述的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的製備方法，其特徵在於步驟三中所述的化學鍍鎳溶液是按硫酸鎳的濃度為20g/L，EDTA 二鈉的濃度為IOg/L，酒石酸鈉的濃度為20g/L，質量濃度為80%的水合肼的濃度為100ml/L，鑰酸銨的濃度為0.04g/L將硫酸鎳、EDTA 二鈉、酒石酸鈉、質量濃度為80%的水合肼、鑰酸銨加入到水中，再用氫氧化鈉調節溶液的PH值為13.7得到的。
6.根據權利要求3、4或5所述的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的製備方法，其特徵在於步驟三中所述的化學鍍鎳的鍍覆溫度93~95°C，鍍覆時間為45~50min。
7.根據權利要求3、4或5所述的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的製備方法，其特徵在於步驟一中所述的所述靜電紡絲前驅液中硝酸鈰、硝酸釓總的質量濃度為6~22%，聚乙烯吡咯烷酮的質量濃度為8~12%。
8.根據權利要求3、4或5所述的一維納米纖維基N1-GDC複合陽極材料的製備方法，其特徵在於步驟一中所述的靜電紡絲條件是電壓為18KV，噴射針頭直徑為0.7mm，接收距離為15cm，環境溫度20~30°C，相對溼度≤40%。
【文檔編號】H01M4/88GK103531823SQ201310533941
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年11月1日 優先權日:2013年11月1日
【發明者】熊嶽平, 李棟, 曲紅麗, 樊麗權, 王宇威, 於超 申請人:哈爾濱工業大學