農用硝酸稀土以及和過渡金屬氧化物復合材料為隔膜的高性能燃料電池的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用天然農用硝酸稀土材料以及和過渡金屬氧化物復合材料為隔膜制造低溫氧化物燃料電池。簡單地將天然農用硝酸稀土材料在500-800℃煅燒1-10小時，直接用于燃料電池。或進一步用共沉淀法和燃燒法改性制備稀土材料以及和過渡金屬氧化物如固體氧化物燃料電池的陰極鈣鈦礦材料和高能鋰電池陰極鈷鎳鋁鋰氧化物混合作為燃料電池電極材料以及單部件燃料電池的核心材料。本發明的材料為電池隔膜分別組裝成農用稀土材料和改性產物以及它們和過渡金屬氧化物復合材料為隔膜的不同類型燃料電池，可在300-600℃輸出功率密度300-1250毫瓦/平方厘米。由于采用了廉價原料、簡單的燃料電池制造工藝，以及低的工作溫度，使固體氧化物燃料電池成本大大降低、使用效果好，便于大量推廣使用。
【專利說明】
農用硝酸稀土以及和過渡金屬氧化物復合材料為隔膜的高性能燃料電池
技術領域
[0001]本發明屬于固體氧化物燃料電池(SOFC)技術領域，具體涉及對用農用硝酸稀土以及對其改性的產物和過渡金屬氧化物復合材料為隔膜的低溫固體氧化物燃料電池。金屬氧化物燃料電池陰極的鈣鈦礦材料和鈷鎳鋰氧化物加載金屬氧化物，發展高性能低溫，300-600 0C固體氧化物燃料電池。
【背景技術】
[0002]固體氧化物燃料電池(SOFC)由于迄今為止證實的最高能源轉換效率和它的環境友好的雙重優勢而倍受青睞。在近幾十年，一直受到國家的重視，成為本世紀十大攻關技術之一。目前固體氧化物燃料電池發展主要是解決其高造價達到商業化的目標。SOFC的技術已經成功地工業示范，但是其上千度高溫的操作，導致其昂貴的造價。因此在近一、二十年，國際攻關主流是用薄膜技術對傳統的釔穩定的二氧化鋯(YSZ)電解質進行減薄，減少其內阻，達到降低溫度的目的發展低溫固體氧化物燃料電池以期降低它的高造價，達成商業化的目標。經過近二十年的努力，仍然沒有解決。我們的方案是發展先進納米復合功能材料，在低溫下
[0003]另一方面，最近出現的一種新型構型的無電解質燃料電池，只是一個部件，不要電解質隔膜也不用陽極、電解質、陰極結構三部件構型，其簡單的結構和技術，除去了電解質的限制和對操作溫度的要求，顯示了巨大的商機和燃料電池產業化的前景。文獻AdvancedFunct1nal Materials and Energy Env1rnmental Science 報道了基于半導體和離子導體材料的均勻混合的單部件成功獲得了傳統陽極。電解質和陰極三部件燃料電池相當的燃料電池性能。Nature Nanotechnology選為研究亮點報道并命其名名為“三合一 Three inOne”.
[0004]在無電解質燃料電池的單部件材料中，合適的半導體和離子導體材料的配比和匹配是決定性的因素。從燃料電池構造來劃分，我們有可以把上述兩種構型的燃料電池簡單地劃分為傳統的離子電解質為隔膜為傳統的燃料電池和半導體-離子材料為隔膜的燃料電池稱為新型燃料電池.但是按照傳統燃料電池的科學，半導體的電子導電性是不可能用為燃料電池隔膜的，因為其電子電導必然導致燃料電池的短路和功率損失.可是大量的實驗和文獻報道證明，這是可行的，不產生短路，而且，由于去除了離子電解質導體和陽極和陰極的電子導體之間沒有界面，減少了電荷疏運的極化電阻損失，產生了更好的燃料電池性能.
[0005]中國專利號201010593786.4提出了采用摻雜氧化鈰和商業鈷鎳鋰氧化物復合材料半導體離子復合材料為隔膜構造新型燃料電池，并取得了良好的性能。但是廣泛的稀土材料特別是天然的廉價稀土原料還遠遠沒有開發使用。本發明采用廉價的農用硝酸稀土為原料，制備高性能燃料電池特別是低溫300-600°C固體氧化物燃料電池(SOFC)度隔膜材料還是首次。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是采用農用硝酸稀土制備的氧化物和改性的稀土氧化物產物以及它們和金屬氧化物復合材料制備成燃料電池的隔膜材料.金屬氧化物為鈣鈦礦氧化物:例如鑭(鋇)鍶鈷鐵(La(Ba)SrCoFe)氧化物以及商業鎳鈷鋁鋰氧化物，解決SOFC燃料電池在低溫(300-600°C )下操作的技術問題。直接廠家購買的農用硝酸稀土直接600-800°C 2小時燒結得到相應的氧化物
[0007](Ce-63% La-34 % Nd-2% Pr-1 % ) ο
[0008]本發明是這樣實現的。本發明的燃料電池隔膜材料的制備:
[0009]第I類為用農用硝酸稀土制備的氧化物或通過其改性的稀土氧化物產物.
[0010]具體步驟如下:
[0011]I)農用稀土氧化物是由商業購買的農用硝酸稀土直接在500-900°C熱處理1-10小時獲得。
[0012]2)將天然農用硝酸稀土溶液用碳酸鈉沉淀，經過抽濾，干燥在500-800 °C煅燒1-10小時，獲得.
[0013]3)加入額外的稀土元素和堿土元素改性天然農用硝酸稀土溶液用碳酸鈉沉淀，經過抽濾，干燥在500-800°C煅燒1-10小時，獲得.
[0014]第2類或用第I類材料或進一步改性農用硝酸稀土進一步和金屬氧化物與鈣鈦礦或者鎳鈷鋰或者鎳鈷鋰鋁氧化物的復合材料，可以通過以下方法制備
[0015]干法直接混合
[0016]將上述制備的第I類材料分別和商業鈣鈦礦或者鎳鈷鎳鋰氧化物按照不同的重量比在1-95%之間稱量；加入溶劑酒精或丙酮也可以不加，兩種直接進行混合，用球磨機研磨24小時。得到含農用稀土氧化物(改性或直接獲得)和商業鈣鈦礦氧化物或鈷鎳鋰氧化物的復合材料；
[0017]濕法混合
[0018]111共沉淀法將農用硝酸稀土材料溶于水并將商業鈣鈦礦或者鈷鎳(鋁)鋰氧化物按照不同的重量在1-95°C之間稱量，加入硝酸稀土材料溶液中，在90°C加熱進行充分的攪拌，用碳酸鈉為沉淀劑。洗滌，過濾，干燥之后放在馬夫爐中加熱至500-850°C，燒結I 一10小時，即獲得含農用稀土氧化物和商業鈣鈦礦或者鎳鈷(鋁)鋰氧化的復合材料。
[0019]m燃燒法將農用硝酸稀土材料溶于水并將商業鈣鈦礦或者鈷鎳(鋁)鋰氧化物按照不同的重量在1_95°C之間稱量，加入硝酸稀土材料溶液中，在90°C加熱進行充分的攪拌，并加入燃燒劑如檸檬酸，。攪拌均勻后，將粘稠的凝膠放在馬夫爐中加熱至300-500°C，料體燃燒去除可燃物質，得到蓬松的微細粉體；繼續加熱到500-850°C，燒結1-10小時，即獲得含農用稀土氧化物和商業鈣鈦礦或者鎳鈷(鋁)鋰氧化物的復合材料。
[0020]如此得到的農用稀土氧化物或改性稀土氧化物或者它們和商業鈣鈦礦或鈷鎳鋰氧化物的復合材料可用于燃料電池隔膜材料并獲得優異的電池性能。燃料電池是用上述的粉體材料直接壓制在兩片涂覆鎳鈷(鋁)鋰氧化物的泡沫鎳之間，10-30MPa壓力下成型片狀燃料電池.在500-600°C下預燒結0.5-2.0小時也可不燒結直接測量。
[0021]與現有的氧化物燃料電池材料相比，本發明具有以下突出優點:
[0022]1.本發明使用廉價的農用稀土材料制備燃料電池，有利于大大降低成本。
[0023]2.本發明中的簡單構造，和一步成型法，解決了燃料電池陽極、電解質和陰極的復雜構造，也避免了這些材料直接的化學和物理特性的匹配難題.
[0024]3.特別是混合農用稀土和金屬氧化物的電子-離子導電隔膜的使用，去除了傳統電解質離子導電的限制，無疑可以將SOFC的技術進一步推向低溫、高性能，降低了制造成本，為進一步發展具有市場競爭性SOFC的產品開辟了一條新的路子。
[0025]4.因為電子離子混合復合隔膜材料，其構造的燃料電池沒有材料的匹配難題，也沒有傳統SOFC陶瓷的熱脆裂缺點使低溫、高性能SOFC技術的實現更拓展了其在交通和移動電源、動力的應用，而不僅僅限于傳統的SOFC在固定電站的使用范圍。
[0026]5.本發明提出的新的材料設計和發展方法，打破了傳統SOFC構造陽極，陰極和電解質多種材料，而使用混合的半導體金屬氧化物-離子氧化物，提供了廣闊的新型功能材料發展空間和自由度。
[0027]本發明隔膜材料實現了高性能的300-600°C低溫固體氧化物燃料電池，至今還沒有見到使用農用稀土氧化物燃料電池類似的相關報道。構造的低溫(300-600°C)燃料電池材料成本低廉，不用貴金屬做集電極和催化劑，半導體離子隔膜材料避免了材料匹配的技術難題，提高了性能。本發明為固體氧化物燃料電池向低溫化、商業化做出了實破性的貢獻。已做的數百例實驗結果證實本發明具有普遍性和優越性。
【附圖說明】
[0028]圖1是燃料電池的示意圖。
[0029]圖2是農用稀土氧化物隔膜的燃料電池性能，a)農用硝酸稀土 800C直接2小時獲得的隔膜材料山)農用硝酸稀土改性用碳酸鈉沉淀獲得的隔膜材料。
[0030]圖中，a，b，c d分別是農用稀土(800C燒結2小時)，碳酸鈉沉淀改性，Ca-Sm改性和Pr-Nd改性農用稀土材料為隔膜的燃料電池性能，550C測量。
[0031]圖3為本發明的不同配比組分的干法混合鈣鈦礦材料的隔膜材料構造的燃料電池在550°C下的電流-電壓(1-V)和電流-功率(1-P)曲線。
[0032]圖中，a，b，c，d，e分別是農用稀土(800C燒結2小時)混合SFM(重量比60: 40)，碳酸鈉沉淀改性，LSCF(重量比60: 40)，Pr-Nd改性農用稀土材料混合SFM(重量比60: 40) Sm-Ca改性農用稀土以及和Pr-Nd改性農用稀土材料混合LSCF (重量比60: 40)為隔膜的燃料電池性能，550C測量。
[0033]圖4為本發明的不同配比組分的干法混合的鎳鈷鋁鋰氧化物隔膜材料構造的燃料電池在550°C下的電流-電壓(1-V)和電流-功率(1-P)曲線。
[0034]圖中，a，b，c d分別是農用稀土(800C燒結2小時)，碳酸鈉沉淀改性，Ca-Sm改性和Pr-Nd改性農用稀土材料和鎳鈷鋁鋰氧化物混合￠0: 40重量比)為隔膜的燃料電池性能，550C測量。
[0035]圖5為本發明的不同配比組分的濕法混合的鈣鈦礦材料隔膜材料構造的燃料電池在550°C下的電流-電壓(1-V)和電流-功率(1-P)曲線。
[0036]圖中，a，b，c，d e分別是農用稀土(800C燒結2小時)混合SFM(重量比60: 40)，碳酸鈉沉淀改性，LSCF(重量比60: 40)，Pr-Nd改性農用稀土材料混合SFM(重量比60: 40) Sm-Ca改性農用稀土以及和Pr-Nd改性農用稀土材料混合LSCF (重量比60: 40)為隔膜的燃料電池性能，550C測量。
[0037]圖6為本發明的不同配比組分的濕法混合的鎳鈷鋁鋰氧化物隔膜材料構造的燃料電池在550°C下的電流-電壓(1-V)和電流-功率(1-P)曲線。
[0038]圖中，a，b，c d分別是農用稀土(800C燒結2小時)，碳酸鈉沉淀改性，Ca-Sm改性和Pr-Nd改性農用稀土材料和鎳鈷鋁鋰氧化物混合￠0: 40重量比)為隔膜的燃料電池性能，550C測量。
【具體實施方式】
[0039]下面結合附圖，通過更多的實施例對本發明作具體詳細地描述。
[0040]第一部分:可用于隔膜材料的農用稀土及其改性材料
[0041]實施例1:
[0042]農用稀土氧化物是由商業購買的農用硝酸稀土直接在500_900°C熱處理1_10小時獲得。
[0043]將此材料用于燃料電池隔膜和本發明燃料電池的構造方法，即兩邊由商業NCAL涂泡沫鎳壓制成型的燃料電池性能在550°C獲得280毫瓦/平方厘米。
[0044]實施例2:
[0045]將天然農用硝酸稀土溶液用碳酸鈉沉淀，經過抽濾，干燥在500-800°C煅燒1_10小時，獲得改性的稀土氧化物.將此材料用于燃料電池隔膜和本發明燃料電池的構造方法，即兩邊由商業NCAL涂泡沫鎳壓制成型的燃料電池性能在550°C獲得380毫瓦/平方厘米。
[0046]實施例3-10:
[0047]加入額外的稀土元素，Pr，Nd，Sm，Gd，Y和堿土元素，Ca，Ba，Sr改性天然農用硝酸稀土；
[0048]按照選定各離子占農用硝酸稀土陽離子的總量的摩爾分數在1% -30%范圍，制備相應混合的溶液的濃度為0.1-1.0M.用碳酸鈉沉淀，經過抽濾，干燥在500-800°C煅燒1-10小時，獲得改性稀土材料；
[0049]3)5% Ca2+改性的農用稀土材料用于燃料電池隔膜和本發明構造的燃料電池性能在550°C獲得460毫瓦/平方厘米；
[0050]4)5% Ca2++5% Sm3+改性的農用稀土材料用于燃料電池隔膜和本發明構造的燃料電池性能在550°C獲得550毫瓦/平方厘米；
[0051]5)5% Ca2++5% Sr2+改性的農用稀土材料用于燃料電池隔膜和本發明構造的燃料電池性能在550°C獲得510毫瓦/平方厘米；
[0052]6)5% Gd3++5% Sm3+改性的農用稀土材料用于燃料電池隔膜和本發明構造的燃料電池性能在550°C獲得580毫瓦/平方厘米；
[0053]7)5% -20% Pr+Nd改性的農用稀土材料用于燃料電池隔膜和本發明構造的燃料電池性能在550°C獲得600-800毫瓦/平方厘米；
[0054]其它改性材料如下:
[0055]8) 20克農用硝酸稀土混合2克硝酸鈣，研磨充分，600-8000C，2小時，獲得燃料電池性能260-320毫瓦/平方厘米(550 0C )；
[0056]9)在農用硝酸稀土溶液中，同時加10%的硝酸鈣，制備混合溶液，Na2C03共沉淀。過濾，干燥和燒結，600-800°C 2小時，獲得燃料電池性能300-400毫瓦/平方厘米(550 0C )；
[0057]10)在上述農用硝酸稀土鹽的水溶液同時加入2% -10%的PrNd碳酸鹽(溶解)，形成混合溶液，然后Na2C03沉淀。過濾，干燥和燒結，600-800°C 2小時。獲得燃料電池性能800-1100毫瓦/平方厘米(550 0C )。
[0058]第二部分:可用于隔膜材料的農用稀土及其改性材料和金屬氧化物的離子-電子導電隔膜材料和燃料電池性能
[0059]干法制備
[0060]將上述得到的農用稀土氧化物粉體和商業鈣鈦礦或鈷鎳鋰氧化物按照不同的重量分數，直接進行混合，球磨，制備不同的農用稀土氧化物和鈣鈦礦氧化物和商業鈷鎳鋰鋁氧化物材料的復合隔膜材料；
[0061]實施例11:
[0062]800 0C燒結2小時獲得的農用稀土材料和鈣鈦礦氧化物，典型的為La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.803 δ (LSCF)在1_95%之間混合。該材料用于燃料電池隔膜和本發明構造的燃料電池性能在550°C獲得400-600毫瓦/平方厘米.
[0063]實施例12:
[0064]800°C燒結2小時獲得的農用稀土材料和鈣鈦礦氧化物，典型的為SrFeMo (SFM)在1-95%之間混合。該材料用于燃料電池隔膜和本發明構造的燃料電池性能在5500C獲得200-400毫瓦/平方厘米.
[0065]實施例13-16:
[0066]各種改性獲得的農用稀土材料和鈣鈦礦氧化物，典型的為SFM在1-95%之間混合。該材料用于燃料電池隔膜和本發明構造的燃料電池性能在550°C獲得260-500毫瓦/平方厘米.
[0067]其中改性材料如下:
[0068]13)硝酸稀土 +硝酸鈣10: I研磨，750C 2h和40%重量比的SFM混合獲得隔膜材料其燃料電池性能310毫瓦/平方厘米(550 °C )；
[0069]14)硝酸稀土 +硝酸鈣10: I混合溶液，NaC03沉淀，750°C 2h，和40%重量比的SFM混合獲得隔膜材料其燃料電池性能380毫瓦/平方厘米(550°C )；
[0070]15)硝酸稀土溶液，碳酸鈉沉淀，7500C 2h,和40%重量比的SFM混合獲得隔膜材料其燃料電池性能400毫瓦/平方厘米(550°C );
[0071]16)硝酸鹽的水溶液中可以加入5% PrNd碳酸鹽，形成混合溶液，然后Na2C03沉淀。過濾，干燥和燒結，7500C 2小時，和40%重量比的SFM混合獲得隔膜材料其燃料電池性能510毫瓦/平方厘米(550°C )；
[0072]實施例17-20:
[0073]用各種改性獲得的農用稀土材料和鈣鈦礦氧化物，典型的為LSCF在1-95%之間混合。該材料用于燃料電池隔膜和本發明構造的燃料電池性能在550°C獲得500-900毫瓦/平方厘米.
[0074]其中改性材料如下:
[0075]17)硝酸稀土 +硝酸鈣10: I研磨，750°C 2h和40%重量比的LSCF混合獲得隔膜材料其燃料電池性能510毫瓦/平方厘米(550 °C )；
[0076]18)硝酸稀土 +硝酸鈣10: I混合溶液，NaC03沉淀，750°C 2h，和40%重量比的LSCF混合獲得隔膜材料其燃料電池性能520毫瓦/平方厘米(550°C )；
[0077]19)硝酸稀土溶液，碳酸鈉沉淀，7500C 2h,和40%重量比的LSCF混合獲得隔膜材料其燃料電池性能610毫瓦/平方厘米(550 °C )；
[0078]20)硝酸鹽的水溶液中可以加入5 % PrNd碳酸鹽，形成混合溶液，然后Na2C03沉淀。過濾，干燥和燒結，750°C 2小時，和40%重量比的LSCF混合獲得隔膜材料其燃料電池性能890毫瓦/平方厘米(550°C );
[0079]實施例21-24:
[0080]用各種改性獲得的農用稀土材料和鎳鈷鋁鋰氧化物在1-95%之間混合。該材料用于燃料電池隔膜和本發明構造的燃料電池性能在550°C獲得600-1100毫瓦/平方厘米.[0081 ] 其中改性材料如下:
[0082]21)硝酸稀土 +硝酸鈣10: I研磨，750°C 2h和40%重量比的鎳鈷鋁鋰氧化物混合獲得隔膜材料其燃料電池性能610毫瓦/平方厘米(550°C );
[0083]22)硝酸稀土 +硝酸鈣10: I混合溶液，NaC03沉淀，750°C 2h，和40%重量比的鎳鈷鋁鋰氧化物混合獲得隔膜材料其燃料電池性能720毫瓦/平方厘米(550°C );
[0084]23)硝酸稀土溶液，碳酸鈉沉淀，7500C 2h,和40 %重量比的鎳鈷鋁鋰氧化物混合獲得隔膜材料其燃料電池性能810毫瓦/平方厘米(550°C );
[0085]24)硝酸鹽的水溶液中可以加入5 % PrNd碳酸鹽，形成混合溶液，然后Na2C03沉淀。過濾，干燥和燒結，7500C 2小時，和40%重量比的鎳鈷鋁鋰氧化物混合獲得隔膜材料其燃料電池性能1090毫瓦/平方厘米(550°C );
[0086]濕法制備
[0087]在上述農用硝酸稀土溶液制備改性材料的過程中，按照稀土材料的1-2倍加入檸檬酸，并按照農用稀土材料的重量的1-95%范圍加入商業鈣鈦礦氧化物或鈷鎳鋁鋰氧化物材料。在120°C加熱并攪拌直到溶液轉變為凝膠。繼續攪拌，加熱，直至燃燒得到蓬松的微細粉體；上述過程也可以在馬夫爐中的較高溫度(如400°C )下進行；或者將其放置在烘箱中于120°C保持12-24小時，最后在500-850°C燒結1_20小時，得到不同組分的農用稀土氧化物和商業鈣鈦礦氧化物和鈷鎳鋁鋰氧化物材料的復合隔膜材料。得到的燃料電池性能在400-1200毫瓦/平方厘米(550 0C )。
[0088]實施例25_33):
[0089]25-27) 10克農用硝酸稀土溶液，加10克檸檬酸并分別加4克LSCF，SFM和鎳鈷鋁鋰氧化物，按照上述濕法制備獲得農用稀土材料和鈣鈦礦氧化物或鎳鈷鋁鋰復合的隔膜材料其燃料電池性能400-700毫瓦/平方厘米(550 °C )；
[0090]28-30) 10克硝酸稀土 +1克硝酸鈣10: I混合溶液，加15克檸檬酸并分別加4.5克LSCF，SFM和鎳鈷鋁鋰氧化物，按照上述濕法制備獲得改性農用稀土材料和鈣鈦礦氧化物或鎳鈷鋁鋰復合的隔膜材料其燃料電池性能400-800毫瓦/平方厘米(550°C );
[0091]31-33) 10克農用硝酸稀土加2_10% PrNd碳酸鹽形成混合溶液，加15克檸檬酸并分別加4.5克LSCF，SFM和鎳鈷鋁鋰氧化物，按照上述濕法制備獲得改性農用稀土材料和鈣鈦礦氧化物或鎳鈷鋁鋰復合的隔膜材料其燃料電池性能400-1200毫瓦/平方厘米(550 0C ) ο
[0092]本發明的上述實施例所列舉的基于農用硝酸稀土開發的各種隔膜材料為發展300-600°C的SOFC拓展了思路、建立了平臺，并提供了廉價的先進材料的發展空間和自由度。
[0093]根據本發明配方不取決于用什么化學品，也不取決于用什么方法制備，關鍵是基于農用稀土材料和改性以及它們復合材料。只要根據本發明所述的方法，自然就可以選配、演變出萬千種制備本發明電解質材料的配方。
[0094]用此思路和方法變化得到的基于農用稀土材料用于燃料電池，均屬于本發明的保護范疇。顯然本發明是首次將農用稀土材料以及改性和復合材料用在低溫氧化物燃料電池，獲得良好電池性能。
【主權項】
1.直接用農用硝酸稀土為原料制備高性能的燃料電池核心材料以及高性能的燃料電池，特征在于材料組成為:(I)用稀土氧化物作為燃料電池的隔膜；(2)農用硝酸稀土和鈣鈦礦氧化物:例如鑭(鋇)鍶鈷鐵(La(Ba)SrCoFe)氧化物或者商業鎳鈷鋁鋰氧化物形成的復合材料為燃料電池的隔膜材料。2.根據權利要求1所述的農用稀土氧化物是由商業購買的農用硝酸稀土直接在500-900度熱處理1-10小時獲得。3.根據權利要求1所述的鈣鈦礦氧化物為La，Ba，Sr，Co，Fe，Mn，Mo，元素構成的鈣鈦礦結構的氧化物。4.根據權利要求1所述的商業鈷鎳鋰氧化物是商業購買的鎳鈷鋰或者鎳鈷鋰鋁氧化物。5.根據權利要求1所述的農用稀土氧化物與鈣鈦礦或者鎳鈷鋰或者鎳鈷鋰鋁氧化物的復合氧化物可以通過以下幾種方法制備: (1)將天然農用硝酸稀土材料在500-800°C煅燒1-10小時，直接獲得； (2)將天然農用硝酸稀土溶液用碳酸鈉沉淀，經過抽濾，干燥在500-800°C煅燒1-10小時，直接獲得； (3)改性制備稀土材料。6.根據權利要求1所述的農用稀土氧化物與鈣鈦礦或者鎳鈷鋰或者鎳鈷鋰鋁氧化物的復合氧化物可以通過以下方法制備: 干法直接混合 將上述制備的農用稀土氧化物和商業鈣鈦礦或者鎳鈷鎳鋰氧化物按照不同的重量比在1-95%之間稱量；加入溶劑酒精或丙酮也可以不加，兩種直接進行混合，用球磨機研磨24小時，得到含農用稀土氧化物和商業鈷鎳鋰氧化物的復合材料； 濕法混合 (1)共沉淀法將農用硝酸稀土材料溶于水并將商業鈣鈦礦或者鈷鎳鋰氧化物按照不同的重量在1-95°C之間稱量，加入硝酸稀土材料溶液中，在90°C加熱進行充分的攪拌，用碳酸鈉為沉淀劑，洗滌，過濾，干燥之后放在馬夫爐中加熱至500-850°C，燒結1-10小時，即獲得含農用稀土氧化物和商業鈣鈦礦或者鎳鈷鎳鋰氧化的復合材料； (2)燃燒法將農用硝酸稀土材料溶于水并將商業鈣鈦礦或者鈷鎳鋰氧化物按照不同的重量在1-95%之間稱量，加入硝酸稀土材料溶液中，在90°C加熱進行充分的攪拌，并加入燃燒劑如檸檬酸，攪拌均勻后，將粘稠的凝膠放在馬夫爐中加熱至300-500Γ，料體燃燒去除可燃物質，得到蓬松的微細粉體；繼續加熱到500-850°C，燒結1-10小時，即獲得含農用稀土氧化物和商業鈣鈦礦或者鎳鈷鎳鋰氧化的復合材料。7.根據權利要求2得到的農用稀土氧化物或農用稀土氧化物或者它們和商業鈣鈦礦或鈷鎳鋰/鈷鎳(鋁)鋰氧化物的復合材料可用于燃料電池隔膜材料并獲得優異的電池性能。燃料電池是用該隔膜粉體材料直接壓制在兩片涂覆鎳鈷(鋁)鋰氧化物的泡沫鎳之間獲得的扣式電池。
【文檔編號】H01M2/16GK105895933SQ201510038300
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月22日
【發明人】朱斌, 陸玉正
【申請人】南京蘊納納米科技有限公司