利用一维纳米纤维状LST阳极材料制备复合阳极的方法

摘要

利用一维纳米纤维状LST阳极材料制备复合阳极的方法，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La_xSr_1-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。

主权项

利用一维纳米纤维状La_xSr_1‑xTiO₃阳极材料制备复合阳极的方法，其特征在于该方法具体如下：一、将一维纳米纤维状La_xSr_1‑xTiO₃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La_xSr_1‑xTiO₃阳极浆料；二、一维纳米纤维状La_xSr_1‑xTiO₃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℃/min‑10℃/min的升温速度升温至900‑1300℃，然后在900‑1300℃烧结1‑2h，再降温到室温，得到一维纳米纤维状La_xSr_1‑xTiO₃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渍到一维纳米纤维状La_xSr_1‑xTiO₃阳极骨架中，浸渍饱和后抽真空排气泡，将经过浸渍的一维纳米纤维状La_xSr_1‑xTiO₃阳极骨架在300‑450℃的条件下煅烧2h；四、重复步骤三至一维纳米纤维状La_xSr_1‑xTiO₃阳极骨架与电解质的质量比为1:0.1‑1.4，停止浸渍，自然晾干后将经过浸渍的一维纳米纤维状La_xSr_1‑xTiO₃阳极骨架在750‑800℃的条件下煅烧1‑2h，得到一维纳米纤维状La_xSr_1‑xTiO₃基复合阳极；其中复合阳极为以电解片、阳极或阴极为支撑体，在支撑体上附着一维纳米纤维状La_xSr_1‑xTiO₃阳极材料，在La_xSr_1‑xTiO₃纤维表面附着电解质纳米微粒；其中步骤一中所述的一维纳米纤维状La_xSr_1‑xTiO₃阳极材料的制备方法如下：a、静电纺丝前驱液制备：依照化学式La_xSr_1‑xTiO₃，0≤x≤0.4，按La元素、Sr元素与Ti元素摩尔比为x:1‑x: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4～6，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％；b、静电纺丝制备一维纳米纤维：将步骤a得到的静电纺丝前驱液，在静电纺丝电压15kv～25kv、收集距离为15cm～20cm、室内温度20℃～35℃、相对湿度20％～35％的条件下进行静电纺丝，得到纳米纤维；c、一维纳米纤维状La_xSr_1‑xTiO₃阳极材料的制备：将步骤b得到的纳米纤维以2℃/min～10℃/min的速度升温至300℃时恒温烧结1‑2h，然后继续升温至600℃‑1200℃，并且在600℃‑1200℃烧结1‑2h，即得一维纳米纤维状La_xSr_1‑xTiO₃阳极材料；该一维纳米纤维状阳极材料的化学式为La_xSr_1‑xTiO₃，其中0≤x≤0.4。