本(ben)申請屬于固(gu)(gu)體氧化物電(dian)池，尤其涉(she)及(ji)(ji)一(yi)種高溫(wen)固(gu)(gu)體氧化物燃料電(dian)池陽極材(cai)料及(ji)(ji)制(zhi)備方法和應(ying)用。

背景技術：

1、除了常規的(de)(de)電解(jie)(jie)水制氫之外(wai)，固體(ti)(ti)氧(yang)(yang)化物(wu)(wu)燃(ran)(ran)料電池逆向運行電解(jie)(jie)模式(shi)（soec）也可(ke)(ke)在高溫(wen)下電解(jie)(jie)水產(chan)生氫氣，固體(ti)(ti)氧(yang)(yang)化物(wu)(wu)燃(ran)(ran)料電池電解(jie)(jie)水具有過(guo)電位低、功(gong)耗(hao)低的(de)(de)優點，電解(jie)(jie)效率更高；固體(ti)(ti)氧(yang)(yang)化物(wu)(wu)燃(ran)(ran)料電池電解(jie)(jie)水的(de)(de)過(guo)程中(zhong)陽極氧(yang)(yang)化會消(xiao)耗(hao)較多的(de)(de)電能，研究發現將甲烷等碳氫化合(he)物(wu)(wu)燃(ran)(ran)料以(yi)化學能的(de)(de)形式(shi)供給，可(ke)(ke)以(yi)提(ti)供水電解(jie)(jie)所需的(de)(de)部分能量，可(ke)(ke)以(yi)減少(shao)功(gong)率輸入。

2、然而甲烷（ch4）是結構(gou)穩(wen)定(ding)(ding)的(de)(de)碳氫化(hua)合物，鍵能高(gao)、活化(hua)困難；因此，在(zai)固體氧(yang)(yang)化(hua)物燃料(liao)(liao)電池的(de)(de)陽(yang)極中使用甲烷催化(hua)氧(yang)(yang)化(hua)來降低陽(yang)極過電位的(de)(de)關鍵是提(ti)供一種(zhong)陽(yang)極材(cai)料(liao)(liao)，該陽(yang)極材(cai)料(liao)(liao)具有(you)催化(hua)氧(yang)(yang)化(hua)甲烷的(de)(de)活性(xing)，同時由于陽(yang)極材(cai)料(liao)(liao)燒結到固體氧(yang)(yang)化(hua)物燃料(liao)(liao)電池的(de)(de)陽(yang)極時溫度較(jiao)高(gao)，通常在(zai)800℃以(yi)上，因此，陽(yang)極材(cai)料(liao)(liao)需要較(jiao)高(gao)的(de)(de)熱穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)。

技術實現思路

1、有鑒(jian)于(yu)此(ci)，本申請提供了一種高溫固體(ti)氧化(hua)物燃料(liao)電(dian)池陽(yang)(yang)極(ji)材料(liao)及(ji)制備方法和(he)應用(yong)，用(yong)于(yu)解決現(xian)有技(ji)術中(zhong)缺乏兼(jian)具高活性(xing)和(he)熱穩定性(xing)的(de)陽(yang)(yang)極(ji)材料(liao)的(de)技(ji)術問題。

2、本申(shen)請第一(yi)方(fang)面提供(gong)了一(yi)種高溫固(gu)體(ti)氧化物燃料電池陽極材料的制備方(fang)法，制備方(fang)法包括(kuo)：

3、步驟(zou)s1、將鈰鹽(yan)、鋯鹽(yan)、釤鹽(yan)溶解到水中(zhong)攪拌，得到ce0.8sm0.1zr0.1o2載體溶液；

4、步驟s2、將活性金屬鹽作為前驅體(ti)加入到ce0.8sm0.1zr0.1o2載(zai)體(ti)溶液中攪(jiao)拌，得(de)到摻雜鎳(nie)的介孔鈰鋯(gao)溶液ni/ce0.8sm0.1zr0.1o2；

5、步驟s3、將碳酸銨溶液滴加(jia)到ni/ce0.8sm0.1zr0.1o2中加(jia)熱攪拌至脫水，得到ni/ce0.8sm0.1zr0.1o2固態凝膠；

6、步(bu)驟s4、將ni/ce0.8sm0.1zr0.1o2固態(tai)凝膠，得到(dao)ni/ce0.8sm0.1zr0.1o2陽極材料催化(hua)劑(ji)。

7、優選的，步驟s1中，所述鈰(shi)鹽選自ce(no3)3?6h2o；

8、所(suo)述鋯(gao)鹽選自(zi)zr(no3)4?5h2o；

9、所述釤(shan)鹽選自(zi)sm(no3)3?6h2o。

10、優(you)選的，步驟s2中，所述活性金屬鹽(yan)選自鎳鹽(yan)、鈷鹽(yan)或鐵(tie)鹽(yan)。

11、優選的，步(bu)驟s2中(zhong)，所(suo)述(shu)活性金屬鹽選自ni(no3)2?6h2o。

12、優選的(de)，步驟s2中(zhong)(zhong)，所述ce0.8sm0.1zr0.1o2載體溶(rong)液中(zhong)(zhong)的(de)鈰、鋯、釤的(de)摩爾(er)比(bi)為8:1:1，前驅體溶(rong)液ni的(de)質量分數為15%。

13、優選(xuan)的(de)，步驟s3中，所(suo)述(shu)加(jia)熱攪拌的(de)溫度為80℃。

14、優選的，步驟(zou)s4中，所(suo)述煅燒(shao)的溫度為500℃，時間為5h。

15、本(ben)申請(qing)第(di)(di)二方面(mian)提(ti)供了(le)一種高(gao)溫(wen)固(gu)體氧化物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池陽極(ji)材料(liao)，由第(di)(di)一方面(mian)所述(shu)制備方法(fa)制備得到，所述(shu)高(gao)溫(wen)固(gu)體氧化物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池陽極(ji)材料(liao)的化學結構(gou)式為：a/ce0.8sm0.1zr0.1o2，其中，a選自鎳、鈷或鐵。

16、優選的，所述a的摻雜(za)量為10%~20%。

17、本(ben)申請第三方面提供了(le)一種高溫固體氧(yang)化物燃(ran)料(liao)電池陽極材(cai)料(liao)在制備固體氧(yang)化物燃(ran)料(liao)電池中的(de)應用。

18、優(you)選的(de)(de)(de)，所(suo)述應(ying)用具(ju)體(ti)包(bao)括：將含有第一方面所(suo)述制(zhi)備(bei)方法制(zhi)備(bei)得到的(de)(de)(de)高溫固體(ti)氧化物(wu)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池陽(yang)極(ji)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)漿料(liao)(liao)印(yin)刷到固體(ti)氧化物(wu)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池的(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)側，高溫煅燒(shao)得到固體(ti)氧化物(wu)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池的(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)；

19、所述高溫煅燒的溫度為850~1200℃，時間為3h。

20、綜上所(suo)述，本申(shen)請提(ti)供了(le)一種(zhong)高(gao)溫(wen)固體(ti)(ti)氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)燃料(liao)(liao)(liao)(liao)電(dian)池(chi)陽極材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)及制備方法(fa)和(he)應(ying)用，本申(shen)請提(ti)供的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)固體(ti)(ti)氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)燃料(liao)(liao)(liao)(liao)電(dian)池(chi)陽極材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)制備方法(fa)包括將鈰鹽(yan)、鋯鹽(yan)、釤鹽(yan)等(deng)溶(rong)解之后，再加(jia)入活(huo)(huo)(huo)性(xing)金(jin)屬(shu)鹽(yan)溶(rong)解，得到(dao)ni/cesmzro2前(qian)驅體(ti)(ti)溶(rong)液(ye)，然后再加(jia)入碳(tan)酸銨進行加(jia)熱(re)攪拌使得溶(rong)液(ye)揮發，得到(dao)ni/cesmzro2前(qian)驅體(ti)(ti)溶(rong)膠，接下(xia)來煅燒ni/cesmzro2前(qian)驅體(ti)(ti)溶(rong)膠即可得到(dao)，高(gao)溫(wen)固體(ti)(ti)氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)燃料(liao)(liao)(liao)(liao)電(dian)池(chi)陽極材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)化(hua)學結構為a/ce0.8sm0.1zr0.1o2；其中，a選自鎳、鈷或鐵等(deng)活(huo)(huo)(huo)性(xing)金(jin)屬(shu)，活(huo)(huo)(huo)性(xing)金(jin)屬(shu)能夠(gou)催(cui)化(hua)氧(yang)(yang)化(hua)甲烷(wan)使得催(cui)化(hua)劑(ji)具有催(cui)化(hua)活(huo)(huo)(huo)性(xing)，而ce0.8sm0.1zr0.1o2由于摻(chan)雜了(le)sm、zr，具有較(jiao)好的(de)(de)(de)離子導電(dian)性(xing)和(he)熱(re)穩定(ding)(ding)性(xing)，從(cong)而使得本申(shen)請提(ti)供的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)固體(ti)(ti)氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)燃料(liao)(liao)(liao)(liao)電(dian)池(chi)陽極材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)兼(jian)具高(gao)活(huo)(huo)(huo)性(xing)和(he)熱(re)穩定(ding)(ding)性(xing)，從(cong)而解決了(le)現有技術中缺乏兼(jian)具高(gao)活(huo)(huo)(huo)性(xing)和(he)熱(re)穩定(ding)(ding)性(xing)的(de)(de)(de)陽極材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)技術問題。

技術特征：

1.一種高溫固(gu)體氧化物燃料電池陽極材料的制備方法，其特征在于，包括(kuo)：

2.根據權利要(yao)求(qiu)1所述(shu)的(de)一種高溫固體氧(yang)化物燃(ran)料電池陽(yang)極材料的(de)制備方法，其特征在(zai)于，步(bu)驟(zou)s2中，所述(shu)活性金屬(shu)鹽(yan)選自鎳(nie)鹽(yan)、鈷鹽(yan)或(huo)鐵鹽(yan)。

3.根據(ju)權利要求2所述(shu)的(de)一種高溫固(gu)體(ti)氧化物燃料電池陽極材料的(de)制備方(fang)法，其特(te)征在于，步驟(zou)s2中，所述(shu)活性金屬(shu)鹽(yan)選自ni(no3)2?6h2o。

4.根據權(quan)利要(yao)求1所述(shu)的(de)一種高溫固體氧化物燃料(liao)電池陽極(ji)材(cai)料(liao)的(de)制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述(shu)ni/cesmzro2載體溶液中的(de)鈰、鋯、釤的(de)摩爾比為8:1:1。

5.根(gen)據權(quan)利(li)要(yao)求1所(suo)述(shu)的一種高溫固體氧化物(wu)燃料電池陽極(ji)材料的制(zhi)備方(fang)法，其(qi)特征(zheng)在于，步驟(zou)s1中，所(suo)述(shu)鈰鹽選自(zi)ce(no3)3?6h2o；

6.根(gen)據權利(li)要求1所(suo)(suo)述的一種高溫(wen)固體氧化(hua)物燃料(liao)電池陽(yang)極材(cai)料(liao)的制備方(fang)法，其(qi)特征在(zai)于，步驟s3中(zhong)，所(suo)(suo)述加熱攪拌(ban)的溫(wen)度為80℃。

7.根據權(quan)利要求1所(suo)述的一種高溫固體氧化物燃料電池陽極材(cai)料的制備(bei)方法，其特征(zheng)在于，步驟s4中(zhong)，所(suo)述煅燒(shao)的溫度為500℃，時間為5h。

8.一種高溫固體氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)燃(ran)(ran)料電池陽極(ji)材(cai)料，其特(te)征在于，所述(shu)高溫固體氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)燃(ran)(ran)料電池陽極(ji)材(cai)料的化(hua)學結構式(shi)為：a/ce0.8sm0.1zr0.1o2，其中，a選自鎳、鈷或鐵(tie)。

9.根(gen)據(ju)權利要(yao)求8所(suo)述的一種高溫固體氧(yang)化物燃料(liao)電池陽(yang)極材(cai)料(liao)，其(qi)特征在(zai)于，所(suo)述a的摻雜量為10wt%~20wt%。

10.權(quan)利(li)要求1-7任一(yi)項所述的制備方法制備得到的一(yi)種高溫(wen)固體(ti)氧化物(wu)燃料電池陽極材料在(zai)制備固體(ti)氧化物(wu)燃料電池中的應用。

技術總結
本申請屬于可逆固體氧化物電池技術領域，尤其涉及一種高溫固體氧化物燃料電池陽極材料及制備方法和應用；本申請提供的高溫固體氧化物燃料電池陽極材料的化學結構為A/Ce<subgt;0.8</subgt;Sm<subgt;0.1</subgt;Zr<subgt;0.1</subgt;O<subgt;2</subgt;；其中，A選自鎳、鈷或鐵等活性金屬，活性金屬能夠催化氧化甲烷使得催化劑具有催化活性，而Ce<subgt;0.8</subgt;Sm<subgt;0.1</subgt;Zr<subgt;0.1</subgt;O<subgt;2</subgt;由于摻雜了Sm、Zr，具有較好的離子導電性和熱穩定性，使得本申請提供的陽極材料兼具高活性和熱穩定性，從而解決了現有技術中缺乏兼具高活性和熱穩定性的陽極材料的技術問題。

技術研發人員：黃慧紅,黃青丹,李紫勇,楊柳,李東宇,王勇,劉智勇,趙崇智,劉靜,宋浩永,韋凱晴
受保護的技術使用者：廣東電網有限責任公司廣州供電局
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19