专利名称：一维纳米纤维状lst阳极材料及其制备方法、利用该阳极材料的复合阳极及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种阳极材料、复合阳极及其制备方法。
背景技术：
以煤炭、石油、天然气等为代表的化石燃料是中国(比例>90%)乃至世界(比例>80%)的主要能源资源，其平均发电效率仅为30%左右，迫切需要提高。固体氧化物燃料电池(SOFC)的突出优点之一是可以直接使用化石燃料，如气态的天然气、煤相关的气化煤气、焦炉煤气和煤层气等，液态的汽油、航空柴油和醇类等，和固态的焦炭和煤等，这些燃料都是以含碳化合物为主要成分，这里统称为碳基燃料。碳基燃料SOFC是实现化石燃料高效转化和洁净利用的有效途径。与燃煤发电技术相比，SOFC极大地降低了化石燃料在热电转换中的能量损失和对生态环境的破坏，具有更高的效率和更低的污染。基于我国能源结构现状，发展碳基燃料SOFC能源动力系统很有必要，它将为我国以化石能源尤其是以煤为主体的能源结构和以燃煤发电为主的电力结构调整做出重要贡献。SOFC阳极的主要作用是为燃料的电化学氧化反应提供反应场所，所以SOFC阳极材料必须在还原气氛(氧分压为10_23 10_18大气压)中稳定，并且具有足够高的电子电导率和对燃料气体氧化反应的催化活性。对于直接碳氢化合物S0FC，其阳极还必须能够催化碳氢化合物的重整反应或直接氧化反应，并有效地避免积碳的产生。N1-GDC和N1-YSZ金属陶瓷是比较常用且性能较好的传统阳极材料，GDC和YSZ的作用是提供承载Ni粒子的骨架和阻止在运行过程中Ni粒子团聚，使阳极保持多孔的微观构造，增大三相界面，并且使阳极的热膨胀系数与其它组元材料相匹配。但是，SOFC使用碳基燃料时Ni基阳极容易被硫毒化而使Ni团聚，使三相界面减小；碳基燃料的使用容易导致碳沉积影响电极工作；碳基燃料中&S对燃料电极的毒化使Ni基阳极容易出现硫毒化现象而使Ni发生不可避免的团聚。这些问题使Ni基阳极的性能出现衰减现象，最终降低SOFC使用寿命。因此，取代传统阳极材料研发高性能长寿命的碳基燃料SOFC阳极势在必行。
发明内容
本发明的目的是为了解决SOFC使用碳基燃料时，Ni基阳极出现碳沉积现象以及被硫毒化发生Ni团聚现象造成的三相界面减小影响电极工作性能等阳极材料的合理选择及制备技术不足等问题，而提供了一维纳米纤维状LST阳极材料及其制备方法、利用该阳极材料的复合阳极及其制备方法。一维纳米纤维状LST阳极材料的化学式为LaxSivxTiO3，其中O < χ < 0.4，所述的一维纳米纤维状阳极材料的结构为一维纳米纤维状。一维纳米纤维状LST阳极材料的制备方法如下:一、静电纺丝前驱液制备:依照化学式LaxSivxTiO3,0彡x ^ 0.4，按La元素、Sr元素与Ti元素摩尔比为χ: (l-χ):1的比例分别称取硝酸镧、硝酸锶和钛酸四丁酯，然后将硝酸镧和硝酸锶加入到N，N- 二甲基甲酰胺中，在室温下磁力搅拌至硝酸镧和硝酸锶完全溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮搅拌6 8h后，得混合溶液，加入浓硝酸调节混合溶液pH值至4飞，然后加入钛酸四丁酯，继续搅拌至混合溶液呈现透明状态，得到静电纺丝前驱液；所述静电纺丝前驱液中硝酸镧、硝酸锶和钛酸四丁酯总的质量浓度为6-25%，聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度为5-15% ；二、静电纺丝制备一维纳米纤维:将步骤一得到的静电纺丝前驱液，在静电纺丝电压15kv 25kv、收集距离为15cnT20cm、室内温度20°C 35°C、相对湿度20% 35%的条件下进行静电纺丝，得到 纳米纤维；三、一维纳米纤维状LST阳极材料的制备:将步骤二得到的纳米纤维以2°C /mirTKTC /min的速度升温至300°C时恒温烧结l_2h，然后继续升温至600°C -1200°C，并且在600°C -1200°C烧结l_2h，即得一维纳米纤维状LST阳极材料。一维纳米纤维状LST阳极以电解质片、阳极或阴极为支撑体，在支撑体上附着一维纳米纤维状LST阳极材料，在LST纤维表面附着电解质纳米微粒。一维纳米纤维状LST基复合阳极的制备方法如下:一、采用以上所述的一维纳米纤维状LST阳极材料过筛后，加入无水乙醇分散，再加入质量浓度为3%的乙基纤维素的松油醇溶液，其中阳极材料与质量浓度为3%的乙基纤维素的松油醇溶液的质量比为1: 1，搅拌4-8h，得到一维纳米纤维状LST阳极浆料；二、一维纳米纤维状LST阳极浆料涂覆支撑体上，将涂覆一维纳米纤维状阳极浆料的支撑体以2V /Iiiin-1O0C /min的升温速度升温至900-1300°C，然后在900-1300°C烧结l-2h，再降温到室温，得到一维纳米纤维状LST阳极骨架；所述的支撑体为电解质片、阳极或阴极；三、将电解质的前驱液浸溃到一维纳米纤维状LST阳极骨架中，浸溃饱和后抽真空排气泡，将经过浸溃的一维纳米纤维状LST阳极骨架在300-450°C的条件下煅烧l_2h ；四、重复步骤三至一维纳米纤维状LST阳极骨架与电解质的质量比为1:0.1-1.4，停止浸溃，自然晾干后将经过浸溃的一维纳米纤维状LST阳极骨架在750-800°C的条件下煅烧l_2h，得到一维纳米纤维状LST基复合阳极。本发明具有以下有益效果:本发明采用静电纺丝技术与浸溃电解质前驱液相结合的方法制备了一维纳米纤维状LST基复合阳极材料，是将不同体积的电解质前驱液浸溃到纳米纤维状LST阳极骨架中，经高温煅烧后形成不同质量比的一维纳米纤维LST基复合阳极。本发明应用立方钙钛矿结构的钛酸锶构成的阳极，它具有适宜的电子传导性，对还原反应具有一定的稳定性。镧掺杂钛酸锶LaxSivxTiO3 (O ^ χ ^ 0.4)在很宽的氧分压(PO2)范围内都具有很优异的还原稳定性。LaxSivxTiO3 (LST)具有相对高的电子传导性和很好的抗硫性。LST基电池可在硫含量高至5000ppm条件下操作而无明显的衰减现象,这比传统的N1-YSZ抗硫量高出几个数量级。LST阳极可作为碳基燃料SOFC首选阳极材料，LST阳极的应用可达到抑制碳沉积、提高耐毒化性能及提高阳极热循环稳定性的目的。
图1为实施例一中的静电纺丝制备的纳米纤维经不同温度煅烧后得到的一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3阳极材料的XRD图；其中，■&为Laa2Sra8TiO3阳极材料特征峰标记；图2为实施例一中的静电纺丝制备的纳米纤维经900°C煅烧后得到的一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3阳极材料的SEM图；图3实施例二中的一维纳米纤维状Laa2Sr0.8Ti03阳极骨架与Cetl.8Gd0.20L 9的质量比为1:0.8的复合阳极复合阳极的XRD图；□为Laa2Sra8TiO3特征峰标记，Δ为Gda2Cea8Oh9特征峰标记，響为SSZ特征峰标记；图4实施例二中的Laa2Sra8TiO3与Gda2Cea8O1^的质量比为1:0.8的一维纳米纤维状 Laa2Sra8TiO3 基 Laa2Sra8TiO3-Gda2Cea8Oh9 复合阳极的 SEM 图；图5实施例二中的经Gda2Cea8Oh9浸溃处理后形成一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3基Laa2Sra8TiO3-Gda2Cea8Oh9复合阳极在测试温度800°C下测得的极化阻抗谱图；其中，a为Laa2Sra8TiO3与Gda2Cea8Oh9的质量比为1:0.5时的极化阻抗曲线，b为Laa2Sra8TiO3与Gd0.2Ce0.80L9的质量比为1:1时的极化阻抗曲线，c为Laa2Sra8TiO3与Gda2Cea8Oh9的质量比为1:0.8时的极化阻抗曲线；图6实施例二中的经Gda2Cea8Oh9浸溃处理后形成一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3基Laa2Sra8TiO3-Gda2Cea8Oh9复合阳极在测试温度850°C下测得的极化阻抗谱图；其中，a为Laa2Sra8TiO3与Gda2Cea8Oh9的质量比为1:0.5时的极化阻抗曲线，b为Laa2Sra8TiO3与Gd0.2Ce0.80L9的质量比为1:1时的极化阻抗曲线，c为Laa2Sra8TiO3与Gda2Cea8Oh9的质量比为1:0.8时的极 化阻抗曲线；图7实施例二中的经Gda2Cea8Oh9浸溃处理后形成一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3基Laa2Sra8TiO3-Gda2Cea8Oh9复合阳极在测试温度900°C下测得的极化阻抗谱图；其中，a为Laa2Sra8TiO3与Gda2Cea8Oh9的质量比为1:0.5时的极化阻抗曲线，b为Laa2Sra8TiO3与Gd0.2Ce0.80L9的质量比为1:1时的极化阻抗曲线，c为Laa2Sra8TiO3与Gda2Cea8Oh9的质量比为1:0.8时的极化阻抗曲线；图8实施例二中的经Gda2Cea8Oh9浸溃处理后形成一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3基Laa2Sra8TiO3-Gda2Cea8Oh9复合阳极在测试温度950°C下测得的极化阻抗谱图；其中，a为Laa2Sra8TiO3与Gda2Cea8Oh9的质量比为1:0.5时的极化阻抗曲线，b为Laa2Sra8TiO3与Gd0.2Ce0.80L9的质量比为1:1时的极化阻抗曲线，c为Laa2Sra8TiO3与Gda2Cea8Oh9的质量比为1:0.8时的极化阻抗曲线。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一:本实施方式的一维纳米纤维状LST阳极材料的化学式为LaxSr^xTiO3，其中0<x<0.4，所述的一维纳米纤维状阳极材料的结构为一维纳米纤维状。
具体实施方式
二:本实施方式的一维纳米纤维状LST阳极材料的制备方法如下:一、静电纺丝前驱液制备:依照化学式LaxSivxTiO3,0≤x ^ 0.4，按La元素、Sr元素与Ti元素摩尔比为χ: (l-χ):1的比例分别称取硝酸镧、硝酸锶和钛酸四丁酯，然后将硝酸镧和硝酸锶加入到N，N-二甲基甲酰胺中，在室温下磁力搅拌至硝酸镧和硝酸锶完全溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮搅拌6 8h后，得混合溶液，加入浓硝酸调节混合溶液pH值至4飞，然后加入钛酸四丁酯，继续搅拌至混合溶液呈现透明状态，得到静电纺丝前驱液；所述静电纺丝前驱液中硝酸镧、硝酸锶和钛酸四丁酯总的质量浓度为6-25%，聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度为5-15% ；二、静电纺丝制备一维纳米纤维:将步骤一得到的静电纺丝前驱液，在静电纺丝电压15kv 25kv、收集距离为15cnT20cm、室内温度20°C 35°C、相对湿度20% 35%的条件下进行静电纺丝，得到纳米纤维；三、一维纳米纤维状LST阳极材料的制备:将步骤二得到的纳米纤维以2°C /min 10°C /min的速度升温至300°C时恒温烧结l_2h，然后继续升温至600°C -1200°C，并且在600°C -1200°C烧结l_2h，即得一维纳米纤维状LST阳极材料。
具体实施方式
三:本实施方式与具体实施方式
二不同的是:步骤一中所述静电纺丝前驱液中硝酸钐、硝酸锶和 钛酸四丁酯总的质量浓度为8-25%。其它与具体实施方式
二相同。
具体实施方式
四:本实施方式与具体实施方式
二或三不同的是:步骤一中所述静电纺丝前驱液中聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度为6-15%。其它与具体实施方式
二或三相同。
具体实施方式
五:本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同的是:一维纳米纤维状LST阳极材料的化学式为Laa2Sra8TiO3,其它与具体实施方式
一至四之一相同。
具体实施方式
六:本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是:一维纳米纤维状LST阳极材料的化学式为Laa3Sra7TiO3,其它与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
七:本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是:一维纳米纤维状LST阳极材料的化学式为Laa25Sra75TiO3,其它与具体实施方式
一至六之一相同。
具体实施方式
八:本实施方式的一维纳米纤维状LST基复合阳极，以电解质片、阳极或阴极为支撑体，在支撑体上附着一维纳米纤维状LST阳极材料，在LST纤维表面附着电解质纳米微粒。
具体实施方式
九:本实施方式与具体实施方式
八不同的是:电解质纳米微粒为氧化铈基电解质微粒。其它与具体实施方式
八相同。
具体实施方式
十:本实施方式与具体实施方式
八或九不同的是:氧化铈基电解质的掺杂元素为镧、镨、钕、钐、铕、钆或镱。其它与具体实施方式
八或九相同。
具体实施方式
i^一:本实施方式与具体实施方式
八至十之一不同的是:电解质纳米微粒为氧化锆基电解质微粒。其它与具体实施方式
八至十之一相同。
具体实施方式
十二:本实施方式与具体实施方式
八至i^一之一不同的是:氧化锆基电解质的掺杂元素为钪或钇。其它与具体实施方式
八至十一之一相同。
具体实施方式
十三:本实施方式与具体实施方式
八至十二之一不同的是:电解质纳米微粒为镧锶镓镁电解质微粒。其它与具体实施方式
八至十二之一相同。
具体实施方式
十四:本实施方式的一维纳米纤维状LST阳极的制备方法如下:一、将权利要求1所述的一维纳米纤维状LST阳极材料过筛后，加入无水乙醇分散，再加入质量浓度为3%的乙基纤维素的松油醇溶液，其中阳极材料与质量浓度为3%的乙基纤维素的松油醇溶液的质量比为1: 1，搅拌4-8h，得到一维纳米纤维状LST阳极浆料；二、一维纳米纤维状LST阳极浆料涂覆支撑体上，将涂覆一维纳米纤维状阳极浆料的支撑体以2V /Iiiin-1O0C /min的升温速度升温至900-1300°C，然后在900-1300°C烧结l-2h，再降温到室温，得到一维纳米纤维状LST阳极骨架；所述的支撑体为电解质片、阳极或阴极；三、将电解质的前驱液浸溃到一维纳米纤维状LST阳极骨架中，浸溃饱和后抽真空排气泡，将经过浸溃的一维纳米纤维状LST阳极骨架在300-450°C的条件下煅烧l_2h ；四、重复步骤三至一维纳米纤维状LST阳极骨架与电解质的质量比为1:0.1-1.4，停止浸溃，自然晾干后将经过浸溃的一维纳米纤维状LST阳极骨架在750-800°C的条件下煅烧l_2h，得到一维纳米纤维状LST基复合阳极。
具体实施方式
十五:本实施方式与具体实施方式
十四不同的是:电解质片为氧化钪稳定氧化锆电解质片。其它与具体实施方式
十四相同。本实施方式的氧化钪稳定氧化锆电解质购买自日本第一稀元素化学工业株式会社，经120MPa初压成直径为25mm的圆片，再经400MPa冷等静压压实，1450°C煅烧5h制备成氧化钪稳定氧化锆电解质片。
具体实施方式
十六:本实施方式与具体实施方式
十四或十五不同的是:电解质片为氧化钇稳定氧化锆电解质片。其它与具体实施方式
十四或十五相同。本实施方式的氧化钇稳定氧化锆电解质购买自日本TOSOH株式会社，经120MPa初压成直径为25mm的圆片，再经400MPa冷等静压压实，1550°C煅烧IOh制备成氧化钇稳定氧化锆电解质片。
具体实施方式
十七:本实施方式与具体实施方式
十四至十六之一不同的是:步骤四中重复步骤三至一维纳米纤维状LST阳极与电解质的质量比为1:0.5-1。其它与具体实施方式
十四至十六之一相同。本实施方式当一维纳米纤维状LST阳极与电解质的质量比为1:0.5-0.1时，极化阻抗值较低，一维纳米纤维LST基复合阳极表现出良好的电化学性质。采用下述实施例验证本发明效果:实施例一一维纳米纤维状LST阳极材料的制备方法如下:一、静电纺丝前驱液制备:依照化学式Laa2Sra8TiO3按La元素、Sr元素与Ti元素摩尔比为0.2: 0.8: I的比例分别称取2.8268g的硝酸镧(La(N03)3*6H20)、5.5272g的硝酸锶(Sr (NO3)2)和11.113g的钛酸四丁酯(C16H36O4Ti)，然后将硝酸镧和硝酸锶加入到IOOmL的N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，在室温下磁力搅拌至硝酸镧和硝酸锶完全溶解，再加入9g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)搅拌8h后，得混合溶液，加入6.6mL的浓硝酸，然后加入钛酸四丁酯，继续搅拌至混合溶液呈现透明状态，得到静电纺丝前驱液；所述静电纺丝前驱液中硝酸钐、硝酸锶和钛酸四丁酯总的质量浓度为15.68%，聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度为8% ；二、静电纺丝制备一维纳米纤维:将步骤一得到的静电纺丝前驱液加入到注射器中，调整注射器角度，使悬挂在针头上的液滴悬而未落，注射器喷头与高压电源正极相连，接收装置与负极连接，所用静电纺丝喷头的直径为0.8mm，在静电纺丝电压22kv、收集距离为15cm、室内温度25°C、相对湿度28%的条件下进行静电纺丝，得到纳米纤维；三、一维纳米纤维状LST阳极材料的制备:将步骤二得到的纳米纤维以2°C /min的速度升温至300°C时恒温烧结2h，然后继续升温至900°C，并且在900°C烧结2h，即得一维纳米纤维状LST阳极材料。本实施例得到的静电纺丝制备的纳米纤维经不同温度煅烧后得到的一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3阳极材料的XRD如图1所示，从图1可以看出当煅烧温度达到800° C时，LST的主晶相完全出现且无其他杂相出现。随煅烧温度的提高，峰高逐渐增大，结晶化程度增大。本实施例中的静电纺丝制备的纳米纤维经900°C煅烧后得到的一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3阳极材料的SEM如图2所示，从图2可以看出纤维较为均匀，表面平滑，直径约为200nm。实施例二利用实施例一制备的一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3阳极材料制备一维纳米纤维Laa2Sra8TiO3 基 Laa2Sra8TiO3-Cea8Gda2Oh9 复合阳极的方法如下:一、将实验一制备的一维纳米纤维状LST阳极材料过1600目筛后，取I克，加入0.1mL无水乙醇分散，再加入I克质量浓度为3%的乙基纤维素的松油醇溶液，搅拌，得到阳极浆料；二、lCe02-10Sc203_89Zr02 (SSZ)电解质片外围边缘均用钼浆粘附钼丝，电解质片单面的中心位置涂覆钼浆，涂覆面积均为0.7854cm2,1000°C烧结2h，钼丝形成参比电极，中心位置的钼作为对电极。将阳极浆料涂覆三组SSZ电解质片另一面中心位置，涂覆面积均为0.7854cm2，标记为I组、2组和3组电解质片，然后将三组SSZ电解质片以3°C /min的升温速度升温至1000°C烧结lh，再降温到室温，得到三个粘附在SSZ上的一维纳米纤维状LST阳极骨架；三、将步骤二得到的三组中取3个的一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3阳极骨架，将浓度为0.25mol Γ1的Cea8Gda2Oh9 (⑶C)电解质前驱液浸溃到一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3阳极骨架中，浸溃后，将经过浸溃的一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3阳极骨架在450°C的条件下煅烧Ih ；四、重复步骤三至第I个一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3阳极骨架与⑶C的质量比为1:0.5、第2个一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3阳极骨架与Cea8Gda2Oh9的质量比为1:0.8、第3个一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3阳极骨架与Cea8Gda2Oh9的质量比为1:1，停止浸溃，然后将3个经过浸溃的一维纳米纤维状LST阳极骨架都在800°C的条件下煅烧lh，得到一维纳米纤维状LST基复合阳极。本实施例步骤三中所述电解质前驱液的制备方法如下:按Cea8Gda2Ou电解质的化学计量比，称取对应电解质元素的硝酸盐，其中硝酸钆为2.2568克、硝酸铈为8.6844克，溶解在IOOml去离子水与无水乙醇的体积比为1:1的混合液中，磁力搅拌4h后,配置成0.25mol I71的电解质浸溃液。将实施例二中制备的一维纳米纤维状Laa2Sra8TiO3阳极骨架与Cea8Gda2O1^的质量比为1:0.8的复合阳极 进行XRD检测，其XRD图如图3所示，由图可知此复合阳极的成分被证实为 Laa2Sra8TiO3 和 Cea8Gda2O^ 电解质被证实为 SSZ。La0.2Sr0.JiO3 与 Ce0.8Gd0.20L9的质量比为1:0.8的Laa2Sra8TiO3-Cea8Gda2Oh9复合阳极的SEM如图4所示。由图4可知，Laa2Sra8TiO3纤维表面被证实附着Cea8Gda2Oh9纳米微粒；该复合阳极有较为均匀的孔隙，利于燃料的传输；纤维间构成了连续的传导路径，利于提高电子传导性，Laa2Sra8TiO3纤维附着的Cea8Gda2Ou利于提高离子传导性。对3个Laa 2Sr0.JiO3-Ce0.8Gd0.20L 9复合阳极进行交流阻抗测试，测试温度为800° C-950。C，其极化阻抗谱如图5至图8所示，当Laa2Sra8TiO3与Cea8Gda2Oh9的质量比为1:0.8时极化阻抗值要小于比其他质量比的极化阻抗值，可知，一维纳米纤维LST基LST-GDC复合阳极表现出良好的电化学性能。
权利要求
1.一维纳米纤维状LST阳极材料，其特征在于所述一维纳米纤维状阳极材料的化学式为LaxSivxTiO3，其中0<x<0.4，所述的一维纳米纤维状阳极材料的结构为一维纳米纤维状。
2.制备权利要求1所述的一维纳米纤维状LST阳极材料的方法，其特征在于一维纳米纤维状LST阳极材料的制备方法如下: 一、静电纺丝前驱液制备:依照化学式LaxSivxTiO3,0彡χ彡0.4，按La元素、Sr元素与Ti元素摩尔比为χ: (l-x):l的比例分别称取硝酸镧、硝酸锶和钛酸四丁酯，然后将硝酸镧和硝酸锶加入到N，N- 二甲基甲酰胺中，在室温下磁力搅拌至硝酸镧和硝酸锶完全溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮搅拌6 8h后，得混合溶液，加入浓硝酸调节混合溶液pH值至4飞，然后加入钛酸四丁酯，继续搅拌至混合溶液呈现透明状态，得到静电纺丝前驱液； 所述静电纺丝前驱液中硝酸镧、硝酸锶和钛酸四丁酯总的质量浓度为6-25%，聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度为5-1 5% ； 二、静电纺丝制备一维纳米纤维:将步骤一得到的静电纺丝前驱液，在静电纺丝电压15kv 25kv、收集距离为15cnT20cm、室内温度20°C 35°C、相对湿度20% 35%的条件下进行静电纺丝，得到纳米纤维； 三、一维纳米纤维状LST阳极材料的制备:将步骤二得到的纳米纤维以2°C /mirTKTC /min的速度升温至300°C时恒温烧结l_2h，然后继续升温至600°C -1200°C，并且在600°C -1200°C烧结l_2h，即得一维纳米纤维状LST阳极材料。
3.根据权利要求2所述一维纳米纤维状LST阳极材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述静电纺丝前驱液中硝酸钐、硝酸锶和钛酸四丁酯总的质量浓度为8-25%。
4.根据权利要求2所述一维纳米纤维状LST阳极材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述静电纺丝前驱液中聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度为6-15%。
5.一维纳米纤维状LST基复合阳极，其特征在于该复合阳极为以电解质片、阳极或阴极为支撑体，在支撑体上附着一维纳米纤维状LST阳极材料，在LST纤维表面附着电解质纳米微粒。
6.根据权利要求5所述的一维纳米纤维状LST基复合阳极，其特征在于所述的电解质纳米微粒为氧化铈基电解质微粒、氧化锆基电解质微粒或镧锶镓镁电解质微粒。
7.根据权利要求6所述的一维纳米纤维状LST基复合阳极，其特征在于氧化铈基电解质的掺杂元素为镧、镨、钕、钐、铕、钆或镱；氧化锆基电解质的掺杂元素为钪或钇。
8.制备权利要求5所述的一维纳米纤维状LST基复合阳极的方法，其特征在于该方法具体如下: 一、将权利要求1所述的一维纳米纤维状LST阳极材料过筛后，加入无水乙醇分散，再加入质量浓度为3%的乙基纤维素的松油醇溶液，其中阳极材料与质量浓度为3%的乙基纤维素的松油醇溶液的质量比为1: 1，搅拌4-8h，得到一维纳米纤维状LST阳极浆料； 二、一维纳米纤维状LST阳极浆料涂覆支撑体上，将涂覆一维纳米纤维状阳极浆料的支撑体以2°C /min-10°C /min的升温速度升温至900-1300°C，然后在900-1300°C烧结l-2h，再降温到室温，得到一维纳米纤维状LST阳极骨架；所述的支撑体为电解质片、阳极或阴极； 三、将电解质的前驱液浸溃到一维纳米纤维状LST阳极骨架中，浸溃饱和后抽真空排气泡，将经过浸溃的一维纳米纤维状LST阳极骨架在300-450°C的条件下煅烧l_2h ； 四、重复步骤三至一维纳米纤维状LST阳极骨架与电解质的质量比为1:0.1-1.4，停止浸溃，自然晾干后将经过浸溃的一维纳米纤维状LST阳极骨架在750-800°C的条件下煅烧l_2h，得到一维纳米纤维状LST基复合阳极。
9.根据权利要求8所述的一维纳米纤维状LST基复合阳极的制备方法，其特征在于步骤二中电解质片为氧化钪稳定氧化锆电解质片或氧化钇稳定氧化锆电解质片。
10.根据权利要求8所述的一维纳米纤维状LST基复合阴极的制备方法，其特征在于步骤四中重复步骤三至一维纳米 纤维状LST阳极与电解质的质量比为1:0.5-1。
全文摘要
一维纳米纤维状LST阳极材料及其制备方法、利用该阳极材料的复合阳极及其制备方法，它涉及一种阳极材料、复合阳极及其制备方法。本发明要解决SOFC使用碳基燃料时，Ni基阳极出现碳沉积现象以及被硫毒化发生Ni团聚现象造成的三相界面减小影响电极工作性能等阳极材料的合理选择及制备技术不足等问题。本发明一维纳米纤维状LST阳极材料为LaxSr1-xTiO3，是采用静电纺丝制备出一维纳米纤维，烧结后得到的。将其制成阳极浆料涂覆在电解质、阴极或阳极支撑体上，采用静电纺丝技术和浸渍电解质前驱液相结合的方法制备一维纳米纤维状LST基LST-GDC复合阳极。本发明的复合阳极可用于中低温固体氧化物燃料电池中。
文档编号H01M8/12GK103117404SQ20131003595
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者熊岳平, 樊丽权, 王宇威, 张锦秋, 贾铮, 赵力 申请人:哈尔滨工业大学