专利名称：钙钛矿型含铋材料的新用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钙钛矿型材料的新用途。
背景技术：
固体氧化物燃料电池(SOFCs)具有高效，低污染的优点，但传统的SOFCs以氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)作为电解质，以La1-xSrxMnO3(LSM)作为阴极材料，电解质和阴极材料需要在约1000℃的高温条件下运行才能达到理想的性能。在高温条件下运行，电池电极烧结会在电极与电解质界面生成不导电相，导致电池性能下降。如果降低运行温度，研究表明La1-xSrxMnO3的电化学性能下降，极化电阻增大，从1000℃时的1～2欧姆猛增到500℃时的1800～2200欧姆。公开号为1258557A
公开日为2000年7月5日的专利中BaBi1-x-yCoxFeyO3-8用于制备透氧膜；但迄今为止没有BaaBibCocFedO3-δ和SraBibCocFedO3-δ用于制作中低温固体氧化物燃料电池阴极的报道。
发明内容
本发明采用通式为MaBibCocFedO3-δ的钙钛矿型含铋材料制作中低温固体氧化物燃料电池阴极；其中M为Ba或Sr；M为Baa＝1，b+c+d＝1，且0＜b≤0.7，0＜δ≤0.5；M为Sra+b＝1，c+d＝1，0＜δ≤0.5。
本发明首次在中低温固体氧化物燃料电池阴极领域应用钙钛矿型含铋材料。以钙钛矿型含铋材料制作的中低温固体氧化物燃料电池阴极在中低温(600～800℃)条件下运行具有过电位低(运行温度为800℃，极化电流密度为450mA/cm2时过电位仅为0.1V)，阻抗小(在开路条件下运行温度为800℃时极化电阻为仅0.52Ω·cm2)，电催化性好的优点。
图1是采用三电极法测试La1-xSrxMnO3(LSM)电池阴极的极化曲线图，图1中“▲”曲线为LSM电池阴极在700℃条件下运行的极化曲线，图1中“●”曲线为LSM电池阴极在750℃条件下运行的极化曲线，图1中“■”曲线为LSM电池阴极在800℃条件下运行的极化曲线；图2是采用三电极法测试BaBi0.2Co0.35Fe0.45O3-δ(BBCF)电池阴极的极化曲线图，图2中“△”曲线为BBCF电池阴极在600℃条件下运行的极化曲线；图2中“○”曲线为BBCF电池阴极在650℃条件下运行的极化曲线；图2中“”曲线为BBCF电池阴极在700℃条件下运行的极化曲线，图2中“◇”曲线为BBCF电池阴极在750℃条件下运行的极化曲线，图2中“☆”曲线为BBCF电池阴极在800℃条件下运行的极化曲线；图3是LSM电池阴极在开路条件下的阻抗谱图，图3中“▲”曲线为LSM电池阴极在700℃条件下运行的阻抗谱，图3中“●”曲线为LSM电池阴极在750℃条件下运行的阻抗谱，图3中“■”曲线为LSM电池阴极在800℃条件下运行的阻抗谱；图4是BBCF电池阴极在开路条件下的阻抗谱图，图4中“△”曲线为BBCF电池阴极在700℃条件下运行的阻抗谱，图4中“○”曲线为BBCF电池阴极在750℃条件下运行的阻抗谱，图4中“□”曲线为BBCF电池阴极在800℃条件下运行的阻抗谱。
具体实施例方式
具体实施方式
一通式为MaBibCocFedO3-δ的钙钛矿型含铋材料用于制作中低温固体氧化物燃料电池阴极；其中M为Ba或Sr；M为Baa＝1，b+c+d＝1，且0＜b≤0.7，0＜δ≤0.5；M为Sra+b＝1，c+d＝1，0＜δ≤0.5。
本实施方式将乙基纤维素溶于松油醇制成粘结剂，乙基纤维素占粘结剂总质量的1～15％；将MaBibCocFedO3-δ粉体球磨成粒径小于200目的粉末后与粘结剂一同充分研磨至混合均匀，制成电极浆料，其中MaBibCocFedO3-δ粉末与粘结剂的质量比为1～9∶1；然后将电极浆料均匀涂于电解质上(可采用丝网印刷法、浆料旋涂法、喷涂法或涂布法)；将涂布好的电池阴极在空气气氛、850～1100℃的条件下烧结1～6h，升温速度为1～10℃/min，降温速度为3～10℃/min，即得到由钙钛矿型含铋材料制作的中低温固体氧化物燃料电池阴极。
具体实施方式
二本实施方式以BaBi0.2Co0.35Fe0.45O3-δ制作中低温固体氧化物燃料电池阴极。
本实施方式对以BaBi0.2Co0.35Fe0.45O3-δ(BBCF)制作的中低温固体氧化物燃料电池阴极和以La1-xSrxMnO3(LSM)制作的电池阴极进行对比测试。通过图1和图2极化曲线的对比，图3和图4阻抗谱的对比，不难得出BBCF电池阴极明显优于LSM电池阴极的结论。在过电位同为0.1V、运行温度为800℃的条件下，BBCF电池阴极的极化电流密度为450mA/cm2；而LSM电池阴极的极化电流密度为50mA/cm2，仅是BBCF电池阴极极化电流密度的1/9。在运行温度为800℃的开路条件下BBCF电池阴极的极化电阻为0.52Ω·cm2，而LSM电池阴极的极化电阻为1.5Ω·cm2，接近BBCF电池阴极极化电阻的3倍。
权利要求
1.钙钛矿型含铋材料的新用途，钙钛矿型含铋材料的通式为MaBibCocFedO3-δ，其中M为Ba或Sr；M为Ba.a＝1，b+c+d＝1，且0＜b≤0.7，0＜δ≤0.5；M为Sra+b＝1，c+d＝1，0＜δ≤0.5；其特征是钙钛矿型含铋材料用于制作中低温固体氧化物燃料电池的阴极。
全文摘要
钙钛矿型含铋材料的新用途，它涉及一种钙钛矿型材料的新用途。本发明采用通式为M
文档编号C04B35/01GK1830800SQ20061000987
公开日2006年9月13日 申请日期2006年3月29日 优先权日2006年3月29日
发明者魏波, 吕喆, 黄喜强, 艾刚, 李淑彦, 陈孔发, 朱瑞滨, 诸葛淑媛, 苏文辉 申请人:哈尔滨工业大学