抗铬毒化固体氧化物燃料电池掺杂CeO₂包覆的LaNi_0．6Fe_0．4O_3-δ阴极及其制备方法

专利名称：抗铬毒化固体氧化物燃料电池掺杂CeO₂包覆的LaNi_0．6Fe_0．4O_3-δ阴极及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种固体氧化物燃料电池阴极及其制备方法，特别涉及一种掺杂CeO2 包覆的LaNia6Fea4CVs阴极及其制备方法。
背景技术：
目前，在固体氧化物燃料电池(SOFC)的发展过程中，人们越来越认识到降低电池工作温度的重要性。若能将电池工作温度降低到中温(700 800°C )，则能提高电极的稳定性，减小热应力，延长电池寿命，还可使用廉价的金属合金作为电池的双极板材料。在各种金属合金中，含Cr金属合金因具有成本低、易加工、电子电导率和热导率高、机械稳定性高、耐高温以及抗氧化等优点而成为最有前景的双极板材料。在阴极氧化气氛下，由于Cr 优先被氧化为三氧化二铬Cr2O3(固态)而在合金的表面生成一层很薄的致密保护膜。但是， 当将含Cr金属合金用于SOFC的双极板时，高价态Cr化合物的挥发是需要重点考虑的问题之一。如在阴极侧的氧化气氛下，特别是在水蒸气存在的情况下，Cr基合金容易生成高挥发性的三氧化铬CrO3 (气态)和铬酸CrO2 (OH)2 (气态)等。Cr的挥发不但会加速Cr2O3氧化膜的生长，而且会造成Cr向多孔阴极的扩散。当有电流通过时，在阴极/电解质界面处高价态的Cr化合物被还原为Cr2O3，一方面低导电性的Cr2O3的生成与聚集会降低SOFC的电输出性能，另一方面CrO3和Cr2O3与阴极材料如(La，Sr)MnO3发生化学反应生成绝缘的尖晶石相(Cr，MrO3O4 (s)，同样会使电池的性能急剧下降，这就是阴极的“Cr中毒”现象。因此， SOFC阴极材料的抗Cr毒化性能是亟待解决的问题。经文献检索发现，S. P. Jiang等人发表《La(Ni, Fe)03as a cathode material with high tolerance to chromium poisoning for solid oxide fuel cells》(抗铬毒化的固体氧化物燃料电池阴极材料La(Ni，Fe) O3) 一文，见《Journal of Power Sources))(电源技术)17(^2007)61-66。该文介绍采用固相反应合成法制备LaNia6Fea4CVs和(IAl8Sra2)a9MnO3两种阴极材料，并研究了其在和 !^e-Cr合金连接体直接接触时的性能。研究表明LaNia6Fq4CVs具有比(IAl8Sra2)a9MnO3 更稳定的电化学性能，在LaNia6Fea4CVs表面和LaNia6Fq4CWYSZ界面上有少量的Cr沉积，因此LaNia6Fq4CVs是很有潜力的抗Cr毒化SOFC阴极材料。作者曾应用低温燃烧法合成LaNia6Fea4CVs极材料，与&SZ(ScaZra9(^95)电解质做成双电极对称体系，测试阴极材料在和i^e-Cr合金直接接触的条件下，于750°C开路条件下长时间运行时，Fe-Cr合金对LaNia6Fea4CVs阴极材料电化学性能的影响。结果发现，750°C时阴极极化电阻由开始的 0. 70 Ω · cm2 增加到 370h 的 42. 86 Ω · cm2。SEM 发现，LaNi0.6Fe0.403_5/ScSZ 界面上沉积出低导电性的Cr2O3，减缓活性粒子在三相界面的扩散，增加了阴极极化电阻，因此，作为抗铬毒化的阴极材料，LaNi0.6Fe0.403_5性能还需要进一步改善。

发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种抗铬毒化固体氧化物燃
3料电池掺杂CeO2包覆的LaNia6Fea4CVs阴极及其制备方法，所述制备方法在已烧结的 LaNia6Fea4CVs阴极孔表面包覆一层掺杂颗粒，这样既不会显著影响阴极的孔结构和导电性能，又可降低高挥发性的CrO3和CrO2(OH)2在LaNia6Fea4CVs/电解质界面上的铬沉积，还可延长LaNia6Fea4CVs/电解质三相界面长度，改善LaNia6Fea4CVs阴极的氧气还原反应动力学，从而提高SOFC的性能。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种固体氧化物燃料电池掺杂( 包覆的LaNitl. 6Fe0.403_ s阴极，所述掺杂 CeO2 LaNiQ.6FeQ.403_s的质量比为0.2 0.3 1，CeO2中的掺杂离子为Gd3+或/和Sm3+， 所述摩尔比为(Gd+Sm) Ce = 2 8。本发明还涉及一种固体氧化物燃料电池掺杂CeO2包覆的LaNia 6Fe0.403_ δ阴极的制备方法，包括以下步骤将LaNia6Fea4CVs与松油醇混合成浆料，然后将LaNia6Fea4CVs浆料附着于电解质上并于1050°C烧结2小时后制成LaNia6Fea4CVs阴极，按摩尔比为(Gd+Sm) Ce = 2 8 将Gd(NO3)3 · 6H20或/和Sm(NO3)3 · 6H20连同Ce(NO3)3 · 6H20和化学计量比的柠檬酸一起溶于蒸馏水中，制成Ce3+浓度为0. lmol/L的溶液；然后将上述制备的LaNia6Fea4CVs阴极浸入此溶液，待溶液充分浸润阴极后，将其移置于烘箱内烘干，再转移至预热到600°C的坩埚电炉内，保温池，重复本步骤数次，即得到抗铬毒化的所述固体氧化物燃料电池掺杂CeO2 包覆的LaNia6Fea4CVs阴极。所述掺杂CeO2 LaNia6Fq4CVs的质量比为0. 2 0. 3 1。本发明所述化学计量比通过以下原理计算=LaNia6Fea4CVs、掺杂CeO2(Gda2Cea8C)2 或Sma2Cea8O2)所需原料配比计量采用了推进化学的热化学理论Jain等(S.R.Jain， K.C.Adiga, V. R. P. Vemeker, A new approach to thermochemical calculation of condensed fuel-oxidizer mixtures, Combustion and Flame，1981，40 (1) :71-76.)定义了一种计算氧化还原反应特性的简单方法，假定所有元素都以它在产物(如C02，H2O和N2 等)中存在的价态进行计算，那么还原性元素C和H的价态分别为+4和+1，氧化性元素0 的价态为-2，元素N的价态被认为是0。将此概念加以外推，产物陶瓷氧化物(如&ι0，Bi2O3 和^O2等)中的金属元素Zn，Bi和^ ，可当作还原性元素，价态分别为+2，+3和+4，柠檬酸C6H8O7 · H2O的价态为+18。二价金属硝酸盐的总化合价为-10 ；三价的金属硝酸盐的总化合价为-15 ；结晶水的存在与否不影响硝酸盐的总化学价的计算。以合成LaNia6Fea4CVs 为例，需要 La(NO3)3 ·6Η20、Ni (NO3)2和!^e (NO3)3 ·9Η20 的摩尔比为 1 0. 6 0. 4，它们的总氧化价为-15*l+(-10*0.6) + (-15*0.4) = -27 ；如以柠檬酸为燃料，则原料中总还原价为+18价，所以氧化剂柠檬酸的摩尔比为18 27 = 2 3,n(La(N03)3-6H20) η(Ni (NO3)2) η (Fe (NO3)3 ·9Η20) η (C6H8O7 ·Η20) = 1 0· 6 0· 4 1· 5。以合成 Gd0 2Ce0 8O2 为例，需要Gd (NO3) 3 · 6H20和Ce (NO3) 3 · 6H20的摩尔比为0. 2 0. 8，它们的总氧化价为-15*0. 2+(-15*0. 8) = -15 ；如以柠檬酸为燃料，则原料中总还原价为+18价，所以氧化剂柠檬酸的摩尔比为 18 15 = 6 5，即 n(Gd(N03)3*6H20) η (Ce (NO3) 3 ·6Η20) η (C6H8 O7 · H2O) = 0. 2 0. 8 (5/6)。本发明中所述电解质为适用于固体氧化物燃料电池的任意电解质，优选为氧化钪稳定的氧化锆6cSZ)，本发明所述固体氧化物燃料电池掺杂CeO2包覆的LaNia6Fq4CVs阴极能与任意固体氧化物燃料电池阳极共同搭配使用；本发明中所述LaNia6Fea4CVs浆料附着于电解质上的附着方法为任意能使LaNia6Fea4CVs与电解质紧密结合的方法。本发明的一个优选实施方式为1、将质量比为1 1的LaNia6Fq4CVs与松油醇混合成浆料，经丝网印刷法沉积在电解质&SZ上并于1050°C烧结2小时后制成LaNia6Fq4CVs阴极；2、将摩尔比为(Gd+Sm) Ce = 2 8 的 Gd(NO3)3 · 6H20 或 / 和 Sm(NO3)3 · 6H20 连同Ce(NO3)3 · BH2O和化学计量比的柠檬酸一起溶于蒸馏水中，制成Ce3+浓度为0. lmol/L 的溶液，将步骤1中制备的LaNia6Fea4CVs阴极浸入此溶液，在低于200ml^真空度下保持 30min，待溶液充分浸润后，将其移置于烘箱内75°C烘干，再转移至预热到600°C的坩埚电炉内，保温2h以得到最终所需的LaNia6Fea4CVs相；3、将步骤2重复5-8次，即得到抗铬毒化的所述固体氧化物燃料电池掺杂CeO2包覆的 LaNia6Fea4CVs 阴极。本发明所述丝网印刷法为现有技术中通用的丝网印刷法。本发明中所述LaNia6Fq4CVs的制备方法为将摩尔比为La Ni Fe = 1 0.6 0.4 的 La (NO3) 3*6H20、Ni (NO3) JPFe (NO3) 3·9Η20 溶于蒸馏水中，然后在溶液中溶入化学计量比的柠檬酸，并加入氨水将溶液调至中性，在120°C蒸发水分，直接得到褐色的干凝胶，将干凝胶放到坩埚电炉中(预热到300°C )，干凝胶迅速冒烟燃烧，充分燃烧后得到黑色粉体，再将所得产物在600°C下煅烧2小时，即得所述LaNia6Fea4CVs。本发明中阳极的制备方法为(1)粉体加入到丁酮和乙醇的混合溶剂中， 然后加入分散剂三乙醇胺并球磨2小时以控制粉体团聚的程度，获得高质量的稳定悬浮液，使粉体均勻分散在浆料中，向第一次球磨后的混合浆料中加入粘结剂聚乙烯醇缩丁醛、 增塑剂聚乙二醇并再次球磨2小时以使粉体浆料在流延成型时具有最好的流变特性，通过将球磨好的浆料在真空中保持10分钟消除浆料中的气泡，此为流延浆料一；(2)将氧化镍(NiO)和氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)混合粉体加入到丁酮和乙醇的混合溶剂中，然后加入分散剂三乙醇胺并球磨2小时以控制粉体团聚的程度，获得高质量的稳定悬浮液，使粉体均勻分散在浆料中，向第一次球磨后的混合浆料中加入粘结剂聚乙烯醇缩丁醛、增塑剂聚乙二醇并再次球磨2小时以使粉体浆料在流延成型时具有最好的流变特性。通过将球磨好的浆料在真空中保持10分钟消除浆料中的气泡，此为流延浆料二 ；所述流延浆料制备中所用组分质量份数为浆料一 AcSZ粉体10份，粘结剂聚乙烯醇缩丁醛0. 4份，增塑剂聚乙二醇1. 5份，分散剂三乙醇胺0. 5份，丁酮8份，乙醇4份； 浆料二 NiO粉体50份，YW粉体50份，粘结剂聚乙烯醇缩丁醛10份，增塑剂聚乙二醇13. 5 份，分散剂三乙醇胺3份，丁酮48份，乙醇M份；(3)将均一、稳定的流延浆料一倒入流延机的料仓中流延成型，待其干燥后，将浆料二倒入其上进行二次流延成型，通过干燥、切片制得NiO-YSZ/ScSZ阳极复合膜素坯，素坯于600°C热处理汕以烧除素坯中有机物，最后于1350 1450°C烧结汕，得到NiO-YSZ/ ScSZ阳极复合膜。本发明的优点为所述掺杂( 包覆的LaNia6Fq4CVs阴极三维均勻分散，所述掺杂 CeO2 LaNiQ.6FeQ.403_s的质量比为0. 2 0. 3 1，CeO2中的掺杂离子为Gd3+或Sm3+，掺杂 CeO2包覆层的烧结温度600°C，提高了掺杂( 包覆的LaNia6Fq4CVs阴极的电化学性能及其对!^e-Cr合金连接体的抗铬毒化性能；本发明的主要原材料氧化镍(NiO)、氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)、氧化钪稳定的氧化锆(ScSD，其平均粒径为0. 5-10微米，阴极LaNia6Fea4CVs是将低温燃烧法合成的 LaNia6Fea4CVs粉体与松油醇混合成浆料，经丝网印刷沉积到电解质&SZ上煅烧而成，低温燃烧法已经成功的应用于许多简单或复杂的化合物体系，在较低的温度下即可简便而快捷的制备出氧化物超细粉体，是一种新颖的先进陶瓷制备途径，本发明采用低温燃烧法合成的氧化物LaNia6Fea4CVs粉体和掺杂粉体颗粒尺寸一般为0. 1-2. 0微米之间，平均团聚颗粒尺寸在2. 5-8. 0微米之间，而晶粒尺寸多为300纳米以下，粉体的比表面积大。这样，LaNia Jq4CVs可在较低温度下如1000 1100°C煅烧而能保持较好的多孔结构和较佳的氧气还原反应动力学性能，并能与电解质&SZ保持良好的接触，掺杂( 的烧结温度仅为600°C以上，而燃烧反应过程的温度一般可达1000°C，反应瞬间放出的热量足以使细小的掺杂( 颗粒与LaNia6Fq4CVs颗粒烧结在一起，形成坚固的包覆层；本发明的掺杂CeO2包覆层具有高活性、三维均勻分散的特点，从功能上分析， LaNia6Fea4CVs具有电子和离子混合导电性，对氧化还原具有一定的催化作用，掺杂 CeO2包覆层则起提高LaNia6Fea4CVs阴极的电化学催化性能，并有效预防I^-Cr合金对 LaNi0.6Fe0.403_5阴极毒化的作用，因此掺杂( 的相对含量，掺杂( 包覆层的烧结温度 (掺杂CeO2晶粒尺寸)等决定了该层的催化活性，这就要求对LaNitl. 6Fe0.403_ δ与掺杂( 质量比、掺杂( 包覆层的烧结温度等工艺参数进行优化，改变( 中的掺杂离子，从而调整其氧离子电导率等，也是催化活性优化的途径之一，为提高掺杂CeO2包覆的LaNia6Fea4CVs 阴极对I^e-Cr合金的抗铬毒化性，在该复合阴极中，掺杂( LaNia6Fq4CVs的质量比为 0.2 0.3 1，CeO2中的掺杂离子为Gd3+或Sm3+，掺杂CeO2包覆层的烧结温度600°C。
具体实施例方式本实施例中所用&SZ 粉体为=Zrci 89Scci lCeci cilO2 (ScSZ，Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo, Japan),丁酮分析纯，纯度> 99%，乙醇分析纯，纯度彡99.7%,三乙醇胺生产厂家为国药集团化学试剂有限公司，聚乙烯醇缩丁醛航空级，丁醛基45 % 49 %，生产厂家为国药集团化学试剂有限公司，聚乙二醇化学纯，平均分子量190 210，生产厂家为国药集团化学试剂有限公司，NiO 生产厂家为国药集团化学试剂有限公司，YSZ 为Zr0 92Y0 0802 (YSZ，Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo, Japan),松油醇分析纯，纯度> 99%，生产厂家为国药集团化学试剂有限公司，Gd(NO3)3 · 6H20 生产厂家为国药集团化学试剂有限公司，Sm(NO3)3 生产厂家为国药集团化学试剂有限公司，Ce (NO3)3 · 6H20 生产厂家为国药集团化学试剂有限公司，柠檬酸C6H8O7 · H2O 生产厂家为国药集团化学试剂有限公司，
丝网印刷法为将LaNia6Fq4CVs粉体与松油醇混合成的浆料通过80目的筛网印刷在&SZ上即可。实施例一将重量为10克的ScSZ粉体，加入8克的丁酮与4克乙醇的混合溶剂中，然后加入三乙醇胺0. 5克球磨混合2小时，再加入0. 4克聚乙烯醇缩丁醛，1. 5克聚乙二醇并继续球磨2小时得到稳定、均一的浆料，将球磨好的浆料在真空度100毫巴条件下保持10分钟消除浆料中的气泡，此为浆料一；将50gNi0和50gYSZ混合粉体加入到48克的丁酮与M 克乙醇的混合溶剂中，然后加入三乙醇胺3克球磨混合2小时，再加入10克聚乙烯醇缩丁醛，13. 5克聚乙二醇并继续球磨2小时得到稳定、均一的浆料，将球磨好的浆料在真空度 100毫巴条件下保持10分钟消除浆料中的气泡，此为浆料二。将均一、稳定的浆料一倒入流延机的料仓中流延成型，待其干燥后，将浆料二倒入其上进行二次流延成型。通过干燥、 切片制得NiO-YSZ/ScSZ阳极复合膜素坯，素坯于600°C热处理池以烧除素坯中有机物， 最后于1350°C烧结3h，得到NiO-YSZ/ScSZ阳极复合膜；最后将IgLaNia6Fea4CVs粉体与 Ig松油醇混合成浆料，经丝网印刷法沉积在电解质&SZ上并于1050°C烧结2小时后制成 LaNitl 6Fea4O3-s AcSZ/NiO-YSZ 单电池。按摩尔比 Gd Ce = 1 4 取 2. 77g 的 Gd (NO3) 3 ·6Η20 和11. 58g的Ce(NO3)3 ·6Η20连同5. 84g的柠檬酸一起溶于267ml的蒸馏水中，制成Ce3+浓度为0. lmol/L的溶液。将上述制备的单电池的LaNia6Fq4CVs阴极浸入此溶液，在IOOmPa 真空度下保持lOmin，待溶液充分浸润LaNia6Fea4CVs阴极后，将其移置于烘箱内75°C烘干，再转移到预热至600°C的坩埚电炉内保温池，按照上述步骤重复5次，即得到Gda2Cea8仏包覆的LaNia6Fq4CVs复合阴极，该法制备的Gda2Cea8O2包覆的LaNia6Fea4CVs复合阴极具有优异的抗铬毒化性能和电化学催化性能，在50mAcm_2的电流密度下运行IOOOh后，阴极极化电阻仅为3. 15 Ω cm2，而无Gda2Cea8O2包覆的LaNitl.J5Fq4O3-s阴极，在50mA cm_2的电流密度下运行360h后，其极化电阻达到42 Ω cm2。实施例二 将重量为10克的ScSZ粉体、加入8克的丁酮与4克乙醇的混合溶剂中，然后加入三乙醇胺0. 5克球磨混合2小时，再加入0. 4克聚乙烯醇缩丁醛，1. 5克聚乙二醇并继续球磨2小时得到稳定、均一的浆料，将球磨好的浆料在真空度100毫巴条件下保持10分钟消除浆料中的气泡，此为浆料一；将50gNi0和50gYSZ混合粉体加入到48克的丁酮与M克乙醇的混合溶剂中，然后加入三乙醇胺3克球磨混合2小时，再加入10克聚乙烯醇缩丁醛， 13. 5克聚乙二醇并继续球磨2小时得到稳定、均一的浆料，将球磨好的浆料在真空度100 毫巴条件下保持10分钟消除浆料中的气泡，此为浆料二。将均一、稳定的浆料一倒入流延机的料仓中流延成型，待其干燥后，将浆料二倒入其上进行二次流延成型。通过干燥、切片制得NiO-YSZ/ScSZ阳极复合膜素坯，素坯于600°C热处理池以烧除素坯中有机物，最后于 1350°C烧结池，得到NiO-YSZ/ScSZ阳极复合膜；最后将重量各为Ig的LaNia6Fea4CVs粉体与松油醇混合成浆料，经丝网印刷法沉积在电解质&SZ上并于1050°C烧结2小时后制成 LaNi。.6Fe。.403_s/^cSZ/Ni0_YSZ 单电池。按摩尔比 Gd Ce = 1 4 取 2. 24g 的 Sm(NO3)3 和11. 58g的Ce(NO3)3 ·6Η20连同5. 84g的柠檬酸一起溶于267ml的蒸馏水中，制成Ce3+浓度为0. lmol/L的溶液。将上述制备的单电池的LaNia6Fq4CVs阴极浸入此溶液，在IOOmPa 真空度下保持lOmin，待溶液充分浸润LaNia6Fea4CVs阴极后，将其移置于烘箱内75°C烘干，再转移到预热至600°C的坩埚电炉内保温2h，按照上述步骤重复5次，即得到Sma2CeaiA 包覆的 LaNia6Fea4CVs 复合阴极，所述 Sma2Cea8O2 LaNia6Fq4CVs 的质量比为 0. 2 1。 该法制备的Sma2Cea8O2包覆的LaNia6Fea4CVs复合阴极具有优异的抗铬毒化性能和电化学催化性能，在50mA cm_2的电流密度下运行IOOOh后，阴极极化电阻仅为3. 12Qcm2，而无 Sma2Cea8O2包覆的LaNia6Fea4CVs阴极，在50mA cm—2的电流密度下运行360h后，其极化电阻达到42 Ω cm2。实施例三将重量为10克的ScSZ粉体、加入8克的丁酮与4克乙醇的混合溶剂中，然后加入三乙醇胺0. 5克球磨混合2小时，再加入0. 4克聚乙烯醇缩丁醛，1. 5克聚乙二醇并继续球磨2小时得到稳定、均一的浆料，将球磨好的浆料在真空度100毫巴条件下保持10分钟消除浆料中的气泡，此为浆料一；将50gNi0和50gYSZ混合粉体加入到48克的丁酮与 24克乙醇的混合溶剂中，然后加入三乙醇胺3克球磨混合2小时，再加入10克聚乙烯醇缩丁醛，13. 5克聚乙二醇并继续球磨2小时得到稳定、均一的浆料，将球磨好的浆料在真空度100毫巴条件下保持10分钟消除浆料中的气泡，此为浆料二。将均一、稳定的浆料一倒入流延机的料仓中流延成型，待其干燥后，将浆料二倒入其上进行二次流延成型。通过干燥、切片制得NiO-YSZ/ScSZ阳极复合膜素坯，素坯于600°C热处理池以烧除素坯中有机物，最后于1350°C烧结3h，得到NiO-YSZ/ScSZ阳极复合膜；最后将重量各为Ig的 LaNi0.6Fe0.403_5粉体与松油醇混合成浆料，经丝网印刷法沉积在电解质&SZ上并于1050°C 烧结 2 小时后制成 LaNiQ.6FeQ.403_s/^cSZ/Ni0-YSZ 单电池。按摩尔比 Gd Sm Ce = 1 4 取 1. 12g 的 Sm(NO3)3U. 38g 的 Gd(NO3)3 · 6H20 禾口 11. 58g 的 Ce(NO3)3 · 6H20 连同 5. 84g 的柠檬酸一起溶于267ml的蒸馏水中，制成Ce3+浓度为0. lmol/L的溶液。将上述制备的单电池的LaNia6Fea4CVs阴极浸入此溶液，在lOOrtfa真空度下保持lOmin，待溶液充分浸润 LaNia6Fea4CVs阴极后，将其移置于烘箱内75°C烘干，再转移到预热至600°C的坩埚电炉内保温2h，按照本步骤重复5次，即得到GdaiSmaiCq8O2包覆的LaNia6Fq4CVs复合阴极，所述 Gda ^maiCea8O2 LaNia6Fq4CVs 的质量比为 0. 2 1。该法制备的 Gda jm。. Aea8O2 包覆的LaNia6Fea4CVs复合阴极具有优异的抗铬毒化性能和电化学催化性能，在50mA cm_2 的电流密度下运行IOOOh后，阴极极化电阻仅为3. 11 Ω cm2，而无GdaiSmaiCea8O2包覆的 LaNi0.6Fe0.403_5阴极，在50mA cm—2的电流密度下运行360h后，其极化电阻达到42 Ω cm2。
权利要求
1.一种固体氧化物燃料电池掺杂CeO2包覆的LaNia6Fq4CVs阴极，所述掺杂 CeO2 LaNia 6FeQ.403_s的质量比为0. 2 0. 3 1，所述CeR中的掺杂离子为Gd3+或/和 Sm3+ο
2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池掺杂CeO2包覆的LaNia6Fea4CVs阴极， 其特征在于所述(Gd+Sm) Ce的摩尔比为2 8。
3.—种权利要求1或2所述的固体氧化物燃料电池掺杂( 包覆的LaNia6Fea4CVs 阴极的制备方法，包括以下步骤a.将LaNia6Fea4CVs与松油醇混合成浆料，然后将所述浆料附着于电解质上并于 1050°C烧结制成 LaNiQ.6FeQ.403_s 阴极，按(Gd+Sm) Ce 的摩尔比为 2 8 将 Gd(NO3)3 ·6H20 或/和Sm (NO3) 3 · 6H20连同Ce (NO3) 3 · 6H20和化学计量比的柠檬酸一起溶于水中，制成Ce3+ 浓度为0. lmol/L的溶液；b.将上述制备的LaNia6Fq4CVs阴极浸入所述Ce3+浓度为0.lmol/L的溶液中，待溶液充分浸润阴极后移置于烘箱内烘干，再转移至预热到600°C的坩埚电炉内，保温2h，重复本步骤，即得所述固体氧化物燃料电池掺杂( 包覆的LaNia6Fq4CVs阴极。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述LaNia6Fq4CVs所述松油醇的质量比为1 1。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述电解质为&SZ。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤b中所述浸入为在低于 200mPa真空度下保持30min。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤a中1050°C烧结时间为2 小时。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤a中浆料附着于电解质上的方法为丝网印刷法。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于包括以下具体步骤a、将质量比为1 1的LaNia6Fq4CVs与松油醇混合成浆料，经丝网印刷法沉积在电解质ScSZ上并于1050°C烧结2小时后制成LaNi0.6Fe0.403_5阴极；b、将摩尔比为(Gd+Sm) Ce = 2 8 的 Gd (NO3) 3 · 6H20 或 / 和 Sm(NO3) 3 · 6H20 连同 Ce(NO3)3 · 6H20和化学计量比的柠檬酸一起溶于蒸馏水中，制成Ce3+浓度为0. lmol/L的溶液，将步骤a中制备的LaNia6Fea4CVs阴极浸入此溶液，在低于200mPa真空度下保持 30min，待溶液充分浸润后，将其移置于烘箱内75°C烘干，再转移至预热到600°C的坩埚电炉内，保温2h以得到最终所需的LaNia6Eea4CVs相；C、将步骤b重复5 8次，即得所述固体氧化物燃料电池掺杂CeO2包覆的 LaNi0.6Fe0.403_s 阴极。
全文摘要
本发明涉及一种抗铬毒化固体氧化物燃料电池掺杂CeO2包覆的LaNi0.6Fe0.4O3-δ阴极及其制备方法，所述CeO2中的掺杂离子为Gd3+或/和Sm3+，所述制备方法在已烧结的LaNi0.6Fe0.4O3-δ阴极孔表面包覆一层掺杂CeO2颗粒，这样既不会显著影响阴极的孔结构和导电性能，又可降低高挥发性的CrO3和CrO2(OH)2在LaNi0.6Fe0.4O3-δ/电解质界面上的铬沉积，还可延长LaNi0.6Fe0.4O3-δ/电解质三相界面长度，改善LaNi0.6Fe0.4O3-δ阴极的氧气还原反应动力学，从而提高SOFC的性能。
文档编号H01M4/88GK102420332SQ20111034665
公开日2012年4月18日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者朱新坚, 黄波 申请人:上海交通大学