【CN110061248A】抗积碳抗硫毒化固体氧化物燃料电池阳极及其制备方法【专利】

(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 (43)申请公布日 (21)申请号 201910368882.X

(22)申请日 2019.05.05

(71)申请人 常熟理工学院

地址 215500 江苏省苏州市常熟市南三环

路99号

申请人 苏州裕鑫纳米材料技术有限公司

(72)发明人 王志成　张波　陈鹏　刘冠鹏　

苏建刚　杨沛霖　陶石　张惠国　

钱斌　冯金福　

(74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所

(普通合伙) 32204

代理人 张俊范

(51)Int.Cl.

H01M 4/88(2006.01)

H01M 4/90(2006.01)

(54)发明名称

抗积碳抗硫毒化固体氧化物燃料电池阳极

及其制备方法

(57)摘要

本发明公开了一种抗积碳抗硫毒化固体氧

化物燃料电池阳极及其制备方法，通过铜离子及

钐或钆掺杂氧化铈基氧化物来制备铜钐共掺杂

氧化铈或铜钆共掺杂氧化铈粉末，以掺杂氧化铈

粉末为前驱粉末制得多孔陶瓷，多孔陶瓷经氢气

还原后，部分铜从晶格中渗出获得抗积碳抗硫毒

化固体氧化物燃料电池阳极。本发明提高了阳极

的导电性能并增加阳极的三相反应界面，具有良

好结构稳定性，不会发生团聚，具有优异的抗积

碳抗硫毒化的性能。本发明的制备方法通过离子

掺杂和脱溶作用将铜引入到阳极中，可以采用传

统的压制或者流延、烧结的方法直接制备阳极支

撑的固体氧化物燃料，避免了浸渍还原法制备的

含铜阳极的繁琐过程，使其实现工业化成为可

能。权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 110061248 A 2019.07.26

C N 110061248

A

权　利　要　求　书1/1页CN 110061248 A

1.一种抗积碳抗硫毒化固体氧化物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将硝酸铈、硝酸钐或硝酸钆、硝酸铜溶于去离子水配成硝酸盐溶液，然后将氨基乙酸或者硬脂酸加入到硝酸盐溶液中，搅拌均匀并加热浓缩直至自燃得到浅棕黄色粉末，最后在500～800℃下热处理得到铜钐共掺杂氧化铈或铜钆共掺杂氧化铈粉末；

S2、将S1制得的粉末以酒精或者丙酮为介质球磨，然后于50～80℃真空干燥；

S3、将S2制得的干燥粉末与造孔剂按照8:2～9:1的比例在分散介质中超声混合，然后于50～80℃真空干燥；

S4、取适量S3制得的干燥粉末装入模具中，以100～300MPa的压力压制得素坯片，随后于1000～1200℃下烧结并随炉冷却后于550～750℃下在氢气气氛中还原处理得到抗积碳抗硫毒化固体氧化物燃料电池阳极。

2.根据权利要求1所述的抗积碳抗硫毒化固体氧化物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于，所述硝酸盐溶液浓度为0.5～2.0M，其中铈离子与钐离子或钆离子的摩尔比为4:1。

3.根据权利要求1所述的抗积碳抗硫毒化固体氧化物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于，所述氨基乙酸或硬脂酸与所述硝酸盐溶液中的硝酸根的摩尔比为1:2～2:1。

4.根据权利要求1所述的抗积碳抗硫毒化固体氧化物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中500～800℃下热处理时间为2～8h；所述步骤S2中球磨时间为24～96h，真空干燥时间为6～48h；所述步骤S3中真空干燥时间为6～48h。

5.根据权利要求1所述的抗积碳抗硫毒化固体氧化物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中烧结时间2～6h，所述在氢气气氛中还原处理时间为2～8h。

6.根据权利要求1所述的抗积碳抗硫毒化固体氧化物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于，所述分散剂为乙醇或丙酮。

7.一种根据权利要求1至6中任意一项的制备方法制得的抗积碳抗硫毒化固体氧化物燃料电池阳极。

8.根据权利要求7所述的抗积碳抗硫毒化固体氧化物燃料电池阳极，其特征在于，所述抗积碳抗硫毒化固体氧化物燃料电池阳极包括铜钐或铜钆共掺杂氧化铈构成的多孔陶瓷阳极骨架以及从晶格中脱溶渗出并锚固在所述多孔陶瓷骨架上铜颗粒，所述铜颗粒的粒径处于纳米或微米尺度。

9.根据权利要求7所述的抗积碳抗硫毒化固体氧化物燃料电池阳极，其特征在于，所述铜钐或铜钆共掺杂氧化铈构成的多孔陶瓷阳极骨架中铜分布在掺杂氧化铈晶体的表面或晶界上。

10.根据权利要求7所述的抗积碳抗硫毒化固体氧化物燃料电池阳极，其特征在于，所述抗积碳抗硫毒化固体氧化物燃料电池阳极中铜占所有金属元素的摩尔含量为5～10％，所述铜钐或铜钆共掺杂氧化铈构成的多孔陶瓷阳极骨架中钐或钆的掺杂量是铈的物质的量的四分之一。

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