【技術實現步驟摘要】
本公開涉及燃料電池，尤其涉及固體氧化物電解池的陽極材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、固體氧化物電解池(soec)的電極活性面積越大，發生電化學反應的均勻性越低，導致電流密度分布不均勻，溫度分布不均勻，從而應力分布局部過大，電解池失效。目前的一些技術主要集中在提高電化學反應的整體活性，并沒有提高電化學反應的均勻性，即無法解決電解池電流密度分布的均勻性問題。
2、基于此，提供能提高固體氧化物電解池的電化學反應均勻性的方法具有重要意義。
技術實現思路
1、本公開提供了固體氧化物電解池的陽極材料及其制備方法和應用，以至少解決現有技術中存在的以上技術問題。
2、根據本公開的第一方面，提供了一種固體氧化物電解池(soec)的陽極材料的制備方法，包括以下步驟：
3、s1：將lsm復合材料與松油醇、乙基纖維素和分散劑混合，得第一漿料；
4、s2：將lscf復合材料與松油醇、乙基纖維素和分散劑混合，得第二漿料；
5、s3：若所述固體氧化物電解池為長方形，在電解質層靠近燃料氣入口的1/3位置處絲網印刷所述第一漿料，在所述電解質層的剩余2/3位置處絲網印刷所述第二漿料；
6、若所述固體氧化物電解池為正方形，在所述電解質層的中心位置絲網印刷所述第一漿料，在所述電解質層的中心之外的位置絲網印刷所述第二漿料；
7、s4：將步驟s3經絲網印刷后的所述電解質層進行燒結，得所述固體氧化物電解池的陽極材料。
8、在一
9、具體地，固體氧化物電解池包括陽極材料、電解質層、阻隔層、陰極材料(支撐體材料層)，上述方法中將第一漿料和第二漿料印刷在電解質層上來制備固體氧化物電解池的陽極材料。
10、在一可實施方式中，步驟s1所述lsm復合材料的制備方法包括以下步驟：將la1-xsrxmno3(lsm，0≤x≤0.5)與碳材料混合，制成lsm/碳材料復合材料；將所述lsm/碳材料復合材料與電解質材料混合，得所述lsm復合材料。
11、具體地，所述la1-xsrxmno3(0≤x≤5)的顆粒直徑為0.4～1μm。
12、具體地，所述碳材料選自石墨、碳納米管、石墨烯中的至少一種。
13、更具體地，所述碳材料選自石墨，所述石墨的顆粒直徑＜1μm。
14、具體地，在所述lsm/碳材料復合材料中，所述碳材料所占的體積分數為15～30％。
15、更具體地，在所述lsm/碳材料復合材料中，所述碳材料所占的體積分數為20％。
16、具體地，所述lsm/碳材料復合材料的粒徑為20～60μm。
17、具體地，所述電解質材料選自scsz、sdc、gdc中的任一種。
18、其中scsz為氧化鈰(ceo2)摻雜氧化鈧(sc2o3)穩定氧化鋯(zro2)，優選為(sc2o3)0.1(ceo2)0.01(zro2)0.89；sdc為smxce1-xo2(0≤x≤0.5)，優選為ce0.8sm0.2o2；gdc為gdxce1-xo2(0≤x≤0.5)。
19、具體地，所述lsm/碳材料復合材料與所述電解質材料的質量比為1～5：1。
20、在一可實施方式中，步驟s1所述lsm復合材料與所述松油醇、所述乙基纖維素和所述分散劑混合的質量比為20：5：1：2。
21、在一可實施方式中，所述分散劑選自三乙醇胺、檸檬酸、聚乙二醇、乙酰丙酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸中的至少一種。
22、在一可實施方式中，步驟s1將所述lsm復合材料與所述松油醇、所述乙基纖維素和所述分散劑通過球磨進行混合，所述球磨的時間為1～12h，球磨珠的質量與所述lsm復合材料、所述松油醇、所述乙基纖維素和所述分散劑的總質量之比為1：1～2。
23、具體地，所述球磨珠選擇氧化鋯球磨珠，粒徑為3～20mm。
24、例如球磨珠的粒徑選擇3mm、5mm或10mm，球磨珠的質量與lsm復合材料、松油醇、乙基纖維素和分散劑的總質量之比為1：2。
25、在一可實施方式中，步驟s2所述lscf復合材料的制備方法包括以下步驟：將la1-xsrxco1-yfeyo3(0≤x≤1，0≤y≤1)與碳材料混合，制成lscf/碳材料復合材料；將所述lscf/碳材料復合材料與電解質材料混合，得所述lscf復合材料。
26、具體地，上述制備lscf復合材料的方法中的具體細節同步驟s1中制備lsm復合材料的方法的細節，這里不再贅述。
27、具體地，所述lscf/碳材料復合材料與所述電解質材料的質量比為1～5：1。
28、在一可實施方式中，步驟s3采用60～100目的網板進行所述絲網印刷。
29、具體地，進行所述絲網印刷的圖案不做具體限定，如第一漿料的印刷圖案可以為矩形、圓形或方形，剩余部分為第二漿料的印刷圖案。
30、在一可實施方式中，步驟s3絲網印刷所述第一漿料和所述第二漿料的厚度為10～30μm。
31、在一可實施方式中，步驟s4所述燒結的溫度為1000～1200℃，時間為100～150min。
32、根據本公開的第二方面，提供了根據上述制備方法制得的固體氧化物電解池的陽極材料。
33、根據本公開的第三方面，提供了一種固體氧化物電解池，包括層疊設置的上述陽極材料、阻隔層、電解質層和陰極材料。
34、在一可實施方式中，所述電解質層的材料為ysz。
35、在一可實施方式中，所述阻隔層的材料選自sdc、scsz、gdc中的至少一種。
36、在一可實施方式中，所述陰極材料為nio與ysz的混合物，其中，nio所占的質量分數為20～80％。
37、根據本公開的一種可實施方式，至少具有以下有益效果：
38、對于現有的固體氧化物電解池，陽極材料一般只包括一種，這樣將會導致在進行電化學反應時，電解池表面有的地方反應快，有的地方反應慢，整個電解池的反應不均勻，溫度不均勻，進一步導致電流密度的分布也不均勻，進而使得局部應力分布不均勻，電解池的壽命降低。本公開制備的陽極材料包括兩種不同的材料，通過在電解質層表面燒結出不同形狀，可有效改善電解池局部溫度較高、反應程度較高的現象，提高整體電化學反應的均勻性和活性，降低局部應力集中，改善電流密度分布，從而提高電解池的壽命。
39、應當理解，本部分所描述的內容并非旨在標識本公開的實施例的關鍵或重要特征，也不用于限制本公開的范圍。本公開的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。
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1.一種固體氧化物電解池的陽極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟S1所述LSM復合材料的制備方法包括以下步驟：將La1-xSrxMnO3(0≤x≤0.5)與碳材料混合，制成LSM/碳材料復合材料；將所述LSM/碳材料復合材料與電解質材料混合，得所述LSM復合材料。
3.根據權利要求2所述制備方法，其特征在于，所述碳材料選自石墨、碳納米管、石墨烯中的至少一種；
4.根據權利要求2所述制備方法，其特征在于，所述電解質材料選自ScSZ、SDC、GDC中的任一種；
5.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟S1所述LSM復合材料與所述松油醇、所述乙基纖維素和所述分散劑混合的質量比為20：5：1：2；
6.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟S2所述LSCF復合材料的制備方法包括以下步驟：將La1-xSrxCo1-yFeyO3(0≤x≤1，0≤y≤1)與碳材料混合，制成LSCF/碳材料復合材料；將所述LSCF/碳材料復合材料與電解質材料混合，得所述LSCF復合
7.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟S3采用60～100目的網板進行所述絲網印刷；
8.根據權利要求1～7任一項所述制備方法制得的固體氧化物電解池的陽極材料。
9.一種固體氧化物電解池，其特征在于，所述固體氧化物電解池包括層疊設置的權利要求8所述陽極材料、阻隔層、電解質層和陰極材料。
10.根據權利要求9所述的固體氧化物電解池，其特征在于，所述電解質層的材料為YSZ；
...【技術特征摘要】
1.一種固體氧化物電解池的陽極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟s1所述lsm復合材料的制備方法包括以下步驟：將la1-xsrxmno3(0≤x≤0.5)與碳材料混合，制成lsm/碳材料復合材料；將所述lsm/碳材料復合材料與電解質材料混合，得所述lsm復合材料。
3.根據權利要求2所述制備方法，其特征在于，所述碳材料選自石墨、碳納米管、石墨烯中的至少一種；
4.根據權利要求2所述制備方法，其特征在于，所述電解質材料選自scsz、sdc、gdc中的任一種；
5.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟s1所述lsm復合材料與所述松油醇、所述乙基纖維素和所述分散劑混合的質量比為20：5：1：2；
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓貝貝，官萬兵，王成田，王建新，
申請(專利權)人：中國科學院寧波材料技術與工程研究所，
類型：發明
國別省市：
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