.qi (ZrC>2 )0.89復合陽極的單電池在陽極側進行50次氧化還原循環后，發電性能衰減明顯。在200mAcm—2處電池電壓從0.89V衰減到0.61V，在400mAcm—2處電池電壓從0.8V 衰減到0.41V。采用(Y2O3 )0.045 (Ce0.5Zr0.5O2CeO2 )0.01(Zr02)0.89-Ni0復合陽極的單電池在陽極側進行50次氧化還原循環后，發電性略微衰減。在200mAcm—2處電池電壓從0.94V衰減到0.89V，在400mAcm—2處電池電壓從0.83V衰減到0.74V。可見，(Y2O3)ο.。45(Ce。.5Ζ;το.5θ2)0.855 (N1)。.1_(SC2O3)。.1。(Ce02)。.。1(ZrC>2)ο.89-N1復合陽極有較好的氧化還原耐久性，且衰減后仍然保持較高的發電性能。
[0139]實施例9
[0140]用共沉淀法合成氧化物粉末[(Ln0a)x(CeyZri—y02)i—x]i—z[M0fi]z，其中，x= 0.05，y =0.5，z = O，Ln = Sc(鈧)，氧化物粉末為(SC2O3)0.05(Ce0.sZr0.5Ο2)0.95。
[0141](I)將ZrCl20.8H20、Ce(N03)3.6H20、Sc(N03)3.6H2O按照摩爾百分比47.5:47.5:10溶于蒸饋水中。
[0142](2)向溶液中緩慢滴入氨水并且持續攪拌，直至所有沉淀全部析出后再繼續攪拌2h。
[0143](3)過濾出沉淀，在120 °C下干燥24h后，在1300 °C下燒結I Oh。
[ΟΙ44] (4)燒結后，在乙醇介質，轉速為600rpm，球料質量比35/1的條件下球磨5h至顆粒平均粒徑為I.2μηι。
[0145]采用以下方法對該陽極材料粉末的性能進行測試:
[0146]首先，向上述復合陽極粉末中加入有機粘合劑制成復合陽極楽料，其中上述復合陽極粉末與有機粘結劑的質量比為5: 5。
[0147]然后，米用絲網印刷的方法在2004111的(30203)().1()(0602)().()1(21'02)().89電解質片一側印刷上表面積0.64?112的(3(3203)().()5(06().52^).502)().95陽極漿料作為陽極，干燥后在13001€中燒結4h。在電解質片的另一側采用絲網印刷的方法印刷上表面積0.64cm2的(1^0.831'0.2)().98]/[1103-(30203)().1()(0602)().()1(21'02)().89陰極楽料作為陰極，干燥后在1200°〇中燒結4h。
[0148]圖11 顯示了采用(Sc2O3) 0.05 ( Zr0.5Ce0.502 )0.95和(Y2O3 )0.05 ( Zr0.5Ce0.502 )0.95 陽極材料的單電池發電性能。采用(SC2O3 )0.05 (Zr0.5Ce0.502)0.95陽極材料在400mAcm—2的放電條件下，電池電壓為0.58V，輸出功率為229mWcm—2。采用(Y203)Q.()5(Zr().5Ce().502)().95陽極材料在400mAcm—2的放電條件下，電池電壓為0.54V，輸出功率為214.7mWcm—2。如圖可知采用(SC2O3 )0.05 ( Zr0.5Ce0.502)0.95的陽極材料稍好于米用(Y2O3) 0.05( Zr0.5Ce0.502)0.95 陽極材料的發電性能。但是Sc比Y元素要貴，考慮綜合因素，可以選擇使用。
[0149]實施例10
[0150]用共沉淀法合成氧化物粉末[(Ln0a)x(CeyZri—y02)i—x]i—z[M0fi]z，其中，x= 0.05，y =
0.5,z = 0.1, Ln = Y(IZ1)，M=Co(鈷)，氧化物粉末為(Y203)0.045(Ce().5Z;r().502)().855(CoOe)0.10
[0151](I)將ZrCl20.8H20、Ce(N03)3.6H20、Y(N03)3.6H20、Co(N03)2.6H2O按照摩爾百分比42.75:42.75:9:10溶于蒸餾水中。
[0152](2)向溶液中緩慢滴入氨水并且持續攪拌，直至所有沉淀全部析出后再繼續攪拌2小時。
[0153](3)過濾出沉淀，在120 °C下干燥24小時后，在1300 °C下燒結1小時。
[0154](4)燒結后，在乙醇介質，轉速為400rpm，球料質量比35/1的條件下球磨10小時至顆粒平均粒徑為1.2μπι。
[0155]采用以下方法對該陽極材料粉末的性能進行測試:
[0156]首先，向上述復合陽極粉末中加入有機粘合劑制成復合陽極漿料，其中上述復合陽極粉末與有機粘結劑的質量比為5: 5。
[0157]然后，米用絲網印刷的方法在2004111的(30203)().1()(0602)().()1(21'02)().89電解質片一側印刷上表面積0.64cm2的(Y203)Q.Q45(CeQ.5Zr().502)().855(Co0e)().1陽極楽料作為陽極，干燥后在1300°C中燒結4小時。在電解質片的另一側采用絲網印刷的方法印刷上表面積0.64cm2的(1^0.831'0.2)().98]/[1103-(30203)().1()(0602)().()1(21'02)().89陰極楽料作為陰極，干燥后在1200°〇中燒結4小時。
[0158]采用(Y2O3)0.045(060.521'0.502)().855(0000)().1陽極材料和米用(￥203)().045(21"().5[6().502)().855(附0)().1陽極材料的單電池發電性能，在40011^0]1—2放電條件下，得出的電池電壓和輸出功率的結果大致相同。但是，Co比Ni要貴很多，綜合考慮，優先選用Ni元素。
[0159]本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明實質內容上所作的任何修改、等同替換和簡單改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種固體氧化物燃料電池用陽極材料，其特征在于，所述陽極材料為氧化物粉末[(LnOa)x(CeyZri—y02)1-x]1-z[MOfs]z，其中，0<x<0.3，0.02<y <0.95，0<z <0.3，Ln0a 為 Ca、18、3。、￥、1^、？匕恥、卩111、5111411、6(1、113、07、!10 4匕1'111、￥13、1^的對應氧化物，]\?)￡!為111小6、(:0、N1、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Au 的對應氧化物。2.根據權利要求1所述的固體氧化物燃料電池用陽極材料，其特征在于，氧化物粉末[(LnOa) X (CeyZr PyO2) i—x ] i—z [ MOe ] z 的粒徑為 0_2μπι。3.根據權利要求1所述的固體氧化物燃料電池用陽極材料，其特征在于，所述陽極材料還包含質量為0-90%的氧化鎳。4.根據權利要求3所述的固體氧化物燃料電池用陽極材料，其特征在于，所述陽極材料還包含氧離子導電材料，氧化鎳的質量為氧化鎳與氧離子導電材料質量之和的30-80%。5.根據權利要求3所述的固體氧化物燃料電池用陽極材料，其特征在于，氧離子導電材料為穩定的氧化鋯、摻雜的氧化鈰、鍶鎂鈷共摻雜的鎵酸鑭中的至少一種。6.—種制備權利要求1所述的固體氧化物燃料電池用陽極材料的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)按照[(LnOa)X(CeyZn—y02)i—x]i—z[MOe]ζ的化學計算比，將相應量的ZrC120.8Η20、Ce(NO3)3.6Η20和待摻雜元素的硝酸鹽均勻溶于蒸餾水中； (2)向溶液中緩慢滴入氨水并且持續攪拌，直至所有沉淀全部析出后再繼續攪拌； (3)過濾出沉淀，干燥后在800-14000C下燒結2-20h; ⑷將燒結后的粉體進行濕法球磨，獲得所述氧化物粉末[(LnOcOJCeyZn-yOsh-xh-z[Μ0β]ζο7.根據權利要求6所述的固體氧化物燃料電池用陽極材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中濕法球磨的介質為乙醇，球料質量比為30/1-50/1，轉速為200-800rpm，球磨時間為5-30ho8.根據權利要求6所述的固體氧化物燃料電池用陽極材料的制備方法，其特征在于，當所述陽極材料包含氧化鎳時，該方法還包括以下步驟:將氧化物粉末[(LnOa)x(CeyZr1-y02 ) 1-χ]?-ζ [ΜΟβ] ζ與氧化鎳粉末混合后進行濕法球磨。9.根據權利要求6所述的固體氧化物燃料電池用陽極材料的制備方法，其特征在于，當所述陽極材料包含氧化鎳和氧離子導電材料時，該方法還包括以下步驟:將氧化物粉末[(LnOa )χ( CeyZr1-y02) ι-χ]ι-ζ[Μ0β]ζ、氧化鎳粉末、氧離子導電材料粉末混合后進行濕法球磨。10.根據權利要求8或9所述的固體氧化物燃料電池用陽極材料的制備方法，其特征在于，濕法球磨的條件為:球料質量比為30/1-50/1，轉速為200-800rpm，球磨時間為5-30h。
【專利摘要】本發明公開了一種固體氧化物燃料電池用陽極材料及其制備方法，所述陽極材料為氧化物粉末[(LnOα)x(CeyZr1-yO2)1-x]1-z[MOβ]z，其中，0≤x≤0.3，0.02≤y≤0.95，0≤z≤0.3，LnOα為Ca、Mg、Sc、Y、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的對應氧化物，MOβ為Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Au的對應氧化物。該方法包括以下步驟：(1)將相應量的元素的硝酸鹽均勻溶于蒸餾水中；(2)向溶液中緩慢滴入氨水，析出沉淀；(3)過濾出沉淀，干燥后燒結；(4)將燒結后的粉體進行濕法球磨。本發明的陽極材料相比于傳統復合陽極材料，有更好的熱膨脹穩定性，更加優秀的抗氧化耐久性，可以降低燃料電池的長期運行成本。
【IPC分類】H01M4/88, H01M4/90, H01M4/86
【公開號】CN105591113
【申請號】CN201610137793
【發明人】沈雪松
【申請人】沈雪松
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年3月11日