rf1氧气，测试600-500 °C的电池性能。在600°C，0.7V下对应的电流密度是0.5A.cm2,与比较例I的LSM-YSZ 二元复合阴极电池相比提高了 5.2倍；在500 0C，0.7V下对应的电流密度是0.13A.cm_2，与比较例I的LSM-YSZ 二元复合阴极电池相比提高了 5.5倍。电池在600°C能够稳定运行300h，性能没有明显的下降，向阴极中通CO2后，电池性能稍有降低后再此稳定运行100h，性能没有明显的下降。
[0034]实施例2
[0035]Sna2GdQ.802_s纳米材料修饰LSM-YSZ形成复合阴极。
[0036]Sn0.2Gd0.802_5溶液采用柠檬酸铵法合成，Sn，Gd元素的摩尔含量分别为20%，80%。称取SnCl4.5H2017.53g，加入10mL去离子水，完全溶解后用氨水沉淀，将沉淀物过滤洗涤3次，除去沉淀物中的Cl离子，将滤饼加入到10mL氨水中，加热搅拌到完全溶解，标定Sn4+的浓度是0.4mol.L'称取Gd(N03)3.6H20，18.0522g然后加20ml去离子水，加12.161g柠檬酸铵(金属离子与柠檬酸铵1:1的比例)，待完全溶解后，加入25ml Sn4+溶液，用容量瓶定容，得到0.5mol.Γ1溶液。
[0037]按照比较例I制备出N1-YSZ/YSZ/LSM-YSZ电池片，然后将制备的溶液浸溃到LSM-YSZ中在600°C焙烧Ih得到复合阴极，其中Sn。.2GdQ.802_s的含量是10w%。
[0038]阳极侧通100ml.mirf1氢气，阴极侧通100ml.mirf1氧气，测试600-50CTC的电池性能。在600°C，0.7V下对应的电流密度是0.5A.cm2,与比较例I的LSM-YSZ 二元复合阴极电池相比提高了 5.25倍；在500°C，0.7V下对应的电流密度是0.14A.cm_2，与比较例I的LSM-YSZ 二元复合阴极电池相比提高了 6倍。
[0039]实施例3
[0040]Sna5LaQ.502_s纳米材料修饰LSF-GDC形成复合阴极。
[0041]Sn0 5La0 502_δ溶液米用朽1檬酸铵法合成，Sn, La兀素的摩尔含量分别为50%, 50%。称取SnCl4.5H2017.53g，加入10mL去离子水，完全溶解后用氨水沉淀，将沉淀物过滤洗涤3次，除去沉淀物中的Cl离子，将滤饼加入到10mL氨水中，加热搅拌到完全溶解，标定Sn4+的浓度是0.4mol.L'称取La(N03)3.6H20，10.7332g然后加1ml去离子水，加12.161g柠檬酸铵(金属离子与柠檬酸铵1:1的比例)，待完全溶解后，加入62ml Sn4+溶液，用容量瓶定容，得到0.5mol.Γ1溶液。
[0042]按照比较例2制备出N1-YSZ/YSZ/⑶C/LSF-GDC电池片，然后将制备的溶液浸溃到LSF-GDC中在600°C焙烧Ih得到复合阴极，其中Sn。.5LaQ.502_s的含量是5w%。
[0043]阳极侧通100ml.mirf1氢气，阴极侧通100ml.mirf1氧气，测试600-50CTC的电池性能。在600°C，0.7V下对应的电流密度是0.6A.cm_2，与比较例2的LSF-GDC 二元复合阴极电池相比提高了 4倍；在500 0C，0.7V下对应的电流密度是0.22A.cm2,与比较例2的LSF-GDC二元复合阴极电池相比提高了 4.5倍。电池在600°C能够稳定运行300h，性能没有明显的下降，向阴极中通CO2后，电池性能稍有降低后再此稳定运行100h，性能没有明显的下降。
[0044]实施例4
[0045]Sn0 3Sm0 702_δ纳米材料修饰LSM-YSZ形成复合阴极。
[0046]Sn0.3Sm0.702-δ溶液采用柠檬酸铵法合成，Sn, Sm元素的摩尔含量分别为30%，70%。称取SnCl4.5H2017.53g，加入10mL去离子水，完全溶解后用氨水沉淀，将沉淀物过滤洗涤3次，除去沉淀物中的Cl离子，将滤饼加入到10mL氨水中，加热搅拌到完全溶解，标定Sn4+的浓度是0.4mol.L-1。称取Sm(NO3)3.6H20,15.5542g然后加20ml去离子水，加12.161g柠檬酸铵(金属离子与柠檬酸铵1:1的比例)，待完全溶解后，加入37.5ml Sn4+溶液，用容量瓶定容，得到0.5mol.Γ1溶液。
[0047]按照比较例I制备出N1-YSZ/YSZ/LSM-YSZ电池片，然后将制备的溶液浸溃到LSM-YSZ中在600°C焙烧Ih得到复合阴极，其中Sn。.3SmQ.702_s的含量是20w%。
[0048]阳极侧通100ml.mirf1氢气，阴极侧通100ml.mirf1氧气，测试600-500 °C的电池性能。在600°C，0.7V下对应的电流密度是0.55A.cm_2，与比较例I的LSM-YSZ 二元复合阴极电池相比提高了 5.8倍；在500 0C，0.7V下对应的电流密度是0.17A.cm_2，与比较例I的LSM-YSZ 二元复合阴极电池相比提高了 7.5倍。
[0049]实施例5
[0050]SnQ.4PrQ.602_s纳米材料修饰LSM-YSZ形成复合阴极。
[0051]Sn0.4Pr0.602_5溶液采用柠檬酸铵法合成，Sn，Pr元素的摩尔含量分别为30%，70%。称取SnCl4.5H2017.53g，加入10mL去离子水，完全溶解后用氨水沉淀，将沉淀物过滤洗涤3次，除去沉淀物中的Cl离子，将滤饼加入到10mL氨水中，加热搅拌到完全溶解，标定Sn4+的浓度是0.4mol.L'称取Pr(N03)3.6H20，13.0470g然后加20ml去离子水，加12.161g柠檬酸铵(金属离子与柠檬酸铵1:1的比例)，待完全溶解后，加入50ml Sn4+溶液，用容量瓶定容，得到0.5mol.Γ1溶液。
[0052]按照比较例2制备出N1-YSZ/YSZ/⑶C/LSF-GDC电池片，然后将制备的溶液浸溃到LSF-GDC中在600°C焙烧Ih得到复合阴极，其中Sn。.4PrQ.602_s的含量是30w%。
[0053]阳极侧通100ml.mirf1氢气，阴极侧通100ml.mirf1氧气，测试600-500 °C的电池性能。在600°C，0.7V下对应的电流密度是0.45A.cm2,与比较例2的LSF-GDC 二元复合阴极电池相比提高了 2.8倍；在5000C，0.7V下对应的电流密度是0.16A.cm_2，与比较例2的LSF-GDC 二元复合阴极电池相比提高了 3倍。
【主权项】
1.含锡纳米氧化物在低温固体氧化物燃料电池阴极中的应用，其特征在于:所述含锡纳米氧化物的组成是SnxLrvxOys ,其中Ln为La, Ce, Pr, Sm, Gd, Er, Yb, Y, Sc中的一种或几种，0.02彡X彡I ;0 < δ ^ 0.5，颗粒大小在5-50纳米。2.如权利要求1所述的含锡纳米氧化物在低温固体氧化物燃料电池阴极中的应用，其特征在于: 含锡纳米氧化物与钙钛矿结构氧化物和萤石结构氧化物复合形成固体氧化物燃料电池阴极，其中钙钛矿型氧化物为Lni_yMlyM203_s，萤石相氧化物为LrvzNzCVs，Ml为Ca，Sr，Ba中的一种或几种，M2为Mn，Fe，Co，Ni，Cu中的一种或几种，N为Ce，Zr，Bi中的一种或几种，O彡y彡1，0彡z彡I ;0彡δ ^ 0.5 ； SnxLrvxCVs在阴极中的质量含量为2_50%，LnPyMlyICCVs的质量含量为10_80%，Ln1^zNzO2-S的质量含量为10-50%。3.如权利要求2所述的含锡纳米氧化物在低温固体氧化物燃料电池阴极中的应用，其特征在于:其中0.02彡X彡0.5，0彡y彡0.5，0.5彡ζ彡0.9。4.如权利要求1或2所述的含锡纳米氧化物在低温固体氧化物燃料电池阴极中的应用，其特征在于:对于SnxLrvxO2^中的Ln,选自La, Ce, Pr, Sm, Gd, Er, Yb中的一种或几种。5.如权利要求2所述的含锡纳米氧化物在低温固体氧化物燃料电池阴极中的应用，其特征在于:对于Lni_yMlyM203_s中的Ln，选自La，Ce，Pr，Sm, Gd中的一种或几种。6.如权利要求2所述的含锡纳米氧化物在低温固体氧化物燃料电池阴极中的应用，其特征在于:对于LrvzNzO2I中的Ln,选自La, Sm, Gd, Er, Y中的一种或几种。7.如权利要求1或2所述的含锡纳米氧化物在低温固体氧化物燃料电池阴极中的应用，其特征在于:对于SnxLrvx02_s中的Ln为Ce、Pr、Sm或Gd。8.如权利要求2或3所述的含锡纳米氧化物在低温固体氧化物燃料电池阴极中的应用，其特征在于:对于Lni_yMlyM203_s中的Ln为La或Pr。9.如权利要求2或3所述的含锡纳米氧化物在低温固体氧化物燃料电池阴极中的应用，其特征在于:对于LrvzNzCVs中的Ln为Sm、Gd或Y。10.如权利要求1所述的含锡纳米氧化物在低温固体氧化物燃料电池阴极中的应用，其特征在于:含锡纳米氧化物的阴极可用于CeO2基电解质、YSZ基电解质、LSGM基电解质的固体氧化物燃料电池中。
【专利摘要】本发明公开了含锡纳米氧化物在低温固体氧化物燃料电池阴极中的应用，其主要特征在于：含锡纳米氧化物的组成是SnxLn1-xO2-δ，其中Ln为La，Ce，Pr，Sm，Gd，Er，Yb，Y，Sc中的一种或几种，0.02≤x≤1；0≤δ≤0.5，颗粒大小在5-50纳米。阴极是由含锡纳米氧化物、钙钛矿结构氧化物和萤石结构氧化物组成，此阴极在低温固体氧化物中具有很高的活性、很高的稳定性和很强的抗二氧化碳中毒能力。
【IPC分类】H01M4/86, H01M4/90
【公开号】CN104934615
【申请号】CN201410109583
【发明人】程谟杰, 刘丽
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2014年3月21日