一种燃料电池阳极材料及其制备方法和应用与流程

本申请涉及燃料电池，尤其涉及一种燃料电池阳极材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、固体氧化物燃料电池（sofc）是一种电化学装置，它能够直接将化学燃料转化为电能。与其他发电技术相比，它具有高效率、模块化、可靠性和环保等多个优点。然而，目前使用最为广泛的sofc阳极材料--镍-稳定氧化锆（ni-ysz）金属陶瓷存在h2s中毒问题：在800℃时，当供气中加入2.5ppmh2s时，其电化学性能下降了12.5%。大多数常规燃料（如煤气、生物气、石油气和天然气等）中h2s的浓度通常高于ppm。这些水平的h2s含量足以在较短时间内削弱镍阳极电池的性能。因此，迫切需要开发出在含硫燃料中具有催化活性且具备化学和电化学稳定性的sofc负极材料。

技术实现思路

1、本申请提供了一种燃料电池阳极材料及其制备方法和应用，以改善目前阳极不适用于含硫燃料的问题。

2、第一方面，本申请提供了一种燃料电池阳极材料的制备方法，所述方法包括：

3、把硫源、尿素和金属源溶解于溶剂，得到混合溶液；

4、对所述混合溶液进行水热反应，以形成金属流化物，得到阳极材料。

5、作为一种可选的实施方式，所述硫源包括硫乙酰胺。

6、作为一种可选的实施方式，所述金属源包括钴源和镍源。

7、作为一种可选的实施方式，所述钴源和镍源为硝酸盐。

8、作为一种可选的实施方式，所述钴源包括co(no3)2。

9、作为一种可选的实施方式，所述镍源包括ni(no3)2。

10、作为一种可选的实施方式，所述硫源、尿素、钴源和镍源的质量比为（1~3）：（2~4）：（1~2）：（1~2）。

11、作为一种可选的实施方式，所述硫源、尿素、钴源和镍源的质量比为（1.5~2.5）：（2.5~3.5）：（1.2~1.8）：（1.2~1.8）。

12、作为一种可选的实施方式，所述硫源、尿素、钴源和镍源的质量比为（1.9~2.3）：（2.8~3.2）：（1.4~1.5）：（1.4~1.5）。

13、作为一种可选的实施方式，所述溶剂包括去离子水。

14、作为一种可选的实施方式，所述硫源溶解于溶剂的关系满足：每50ml溶解1~3g硫源。

15、作为一种可选的实施方式，所述水热反应的温度为120~200℃；和/或

16、所述水热反应的时间为18~30小时。

17、作为一种可选的实施方式，所述水热反应的温度为140~180℃；和/或

18、所述水热反应的时间为20~28小时。

19、作为一种可选的实施方式，所述水热反应的温度为150~170℃；和/或

20、所述水热反应的时间为22~26小时。

21、第二方面，本申请提供了一种燃料电池阳极材料，所述阳极材料采用第一方面所述的制备方法制得。

22、作为一种可选的实施方式，所述阳极材料包括金属硫化物。

23、作为一种可选的实施方式，所述金属硫化物包括m9s8，其中，m包括co和/或ni。

24、作为一种可选的实施方式，所述阳极材料还包括mos2和稳定氧化锆（简称ysz）。

25、第三方面，本申请提供了一种燃料电池阳极材料的应用，所述阳极材料采用第一方面所述的制备方法制得，所述应用包括把所述阳极材料应用于供气含硫化氢的燃料电池。

26、作为一种可选的实施方式，所述硫化氢在供气中的体积占比至少为50ppm。

27、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

28、本申请实施例提供的该方法，通过水热法能够简单、快捷的制备得到金属硫化物，该金属硫化物能够长期稳定存在于硫化氢气氛中，不会硫化氢被毒化，不存在性能衰减忧虑；将其作为燃料电池的阳极材料，能够适用于含硫燃料。同时基于硫化物可以催化分解硫化氢的特点，燃料气中含有硫化氢甚至可以明显提升全电池的输出性能。

技术特征：

1.一种燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述硫源包括硫乙酰胺。

3.根据权利要求1所述的燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述金属源包括钴源和镍源。

4.根据权利要求3所述的燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述钴源和镍源为硝酸盐。

5.根据权利要求4所述的燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述钴源包括co(no3)2。

6.根据权利要求4所述的燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述镍源包括ni(no3)2。

7.根据权利要求3所述的燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述硫源、尿素、钴源和镍源的质量比为（1~3）：（2~4）：（1~2）：（1~2）。

8.根据权利要求7所述的燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述硫源、尿素、钴源和镍源的质量比为（1.5~2.5）：（2.5~3.5）：（1.2~1.8）：（1.2~1.8）。

9.根据权利要求7所述的燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述硫源、尿素、钴源和镍源的质量比为（1.9~2.3）：（2.8~3.2）：（1.4~1.5）：（1.4~1.5）。

10.根据权利要求1所述的燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括去离子水。

11.根据权利要求1所述的燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述硫源溶解于溶剂的关系满足：每50ml溶解1~3g硫源。

12.根据权利要求1所述的燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为120~200℃；和/或

13.根据权利要求12所述的燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为140~180℃；和/或

14.根据权利要求13所述的燃料电池阳极材料的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为150~170℃；和/或

15.一种燃料电池阳极材料，其特征在于，所述阳极材料采用权利要求1至14中任一项所述的制备方法制得。

16.根据权利要求15所述的燃料电池阳极材料，其特征在于，所述阳极材料包括金属硫化物。

17.根据权利要求15所述的燃料电池阳极材料，其特征在于，所述金属硫化物包括m9s8，其中，m包括co和/或ni。

18.根据权利要求15所述的燃料电池阳极材料，其特征在于，所述阳极材料还包括mos2和稳定氧化锆。

19.一种燃料电池阳极材料的应用，其特征在于，所述阳极材料采用权利要求1至14中任一项所述的制备方法制得，所述应用包括把所述阳极材料应用于供气含硫化氢的燃料电池。

20.根据权利要求19所述的燃料电池阳极材料的应用，其特征在于，所述硫化氢在供气中的体积占比至少为50ppm。

技术总结
本申请涉及一种燃料电池阳极材料及其制备方法和应用，属于燃料电池技术领域；方法包括：把硫源、尿素和金属源溶解于溶剂，得到混合溶液；对所述混合溶液进行水热反应，以形成金属流化物，得到阳极材料；该方法通过水热法能够简单、快捷的制备得到金属硫化物，该金属硫化物能够长期稳定存在于硫化氢气氛中，不会硫化氢被毒化，不存在性能衰减忧虑；将其作为燃料电池的阳极材料，能够适用于含硫燃料。同时基于硫化物可以催化分解硫化氢的特点，燃料气中含有硫化氢甚至可以明显提升全电池的输出性能。

技术研发人员：邹才能,张宇轩,王建强,杨征,程付鹏,李海龙,闵洛夫
受保护的技术使用者：中石油深圳新能源研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6