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专利号: 2021112329005
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.固体氧化物电解池用多级结构复合型燃料电极的制备方法,其特征在于,具体包括以下过程:

步骤a,设计并合成B位过量掺杂的碱性钙钛矿氧化物ABxB’yO3‑δ,将其作为燃料电极粉体;

步骤b,将ABxB’yO3‑δ燃料电极粉体与有机溶剂、粘结剂、分散剂进行混合配成浆料,采用流延法制得燃料电极支撑体,并将支撑体置于固化剂中进行相转化,置于950‑1050℃中煅烧2‑5小时,然后在燃料电极支撑体表面上制备电解质膜和多孔氧电极;

步骤c,将经步骤b处理后的ABxB’yO3‑δ燃料电极一侧进行还原处理;

步骤d,将经过步骤c处理后的ABxB’yO3‑δ燃料电极一侧进行酸处理,即得该多级结构复合型燃料电极。

2.如权利要求1所述的固体氧化物电解池用多级结构复合型燃料电极的制备方法,其特征在于,步骤a的ABxB’yO3‑δ为B位掺杂过量过渡金属离子的碱性钙钛矿氧化物,其中,x=

0.60‑0.40,y=0.45‑0.65;

A位选自镁、钙、锶、钡中的一种;

B位选自镍、锡、铜中的一种或两种;

B’位选自锰、铁、钴、锌、钛、钇、锆、铌、钼中的一种或两种。

3.如权利要求2所述的固体氧化物电解池用多级结构复合型燃料电极的制备方法,其特征在于,步骤a中,在ABxB’yO3‑δ合成反应中,先将A盐溶液、B盐溶液与B’盐溶液与甘氨酸溶液、柠檬酸溶液、柠檬酸铵溶液和乙二胺四乙酸中的至少一种进行混合,混匀后加热搅拌至凝胶状后点燃得到ABxB’yO3‑δ初粉,再置于1000‑1200℃条件下高温处理2‑5小时得到ABxB’yO3‑δ终粉,即为燃料电极粉体。

4.如权利要求1所述的固体氧化物电解池用多级结构复合型燃料电极的制备方法,其特征在于,步骤b中,有机溶剂为1‑甲基‑2‑吡咯烷酮,粘结剂为聚(氧代‑1,4‑亚苯基磺酰‑

1,4‑苯撑),分散剂为聚乙烯吡咯烷酮;

燃料电极浆料配制过程中,各组分质量份数如下:ABxB’yO3‑δ 69.13‑77.67份;

有机溶剂 18.9‑25.8份;

粘结剂 2.78‑4.02份;

分散剂 0.65‑1.05份。

5.如权利要求4所述的固体氧化物电解池用多级结构复合型燃料电极的制备方法,其特征在于,步骤b中,采用行星式球磨机进行混合,转速设定为350‑500r/min,研磨时间为

12‑48小时。

6.如权利要求5所述的固体氧化物电解池用多级结构复合型燃料电极的制备方法,其特征在于,步骤b中,煅烧后制得的燃料电极支撑体的厚度为550‑800mm。

7.如权利要求6所述的固体氧化物电解池用多级结构复合型燃料电极的制备方法,其特征在于,步骤b中,固化剂为水,或者乙醇与水的混合溶液,选用混合溶液时乙醇体积分数不高于20vol%,固化时间为12‑48小时。

8.如权利要求7所述的固体氧化物电解池用多级结构复合型燃料电极的制备方法,其特征在于,步骤b中,电解质膜为氧化钇稳定氧化锆、氧化钪掺杂氧化锆、镧锶镓镁中的一种,置于1350‑1410℃中煅烧4‑12小时;多孔阳极为锆掺杂钴铁酸钡、锆掺杂钡锶钴铁、钇掺杂钡锶钴铁中的一种,置于900‑1000℃煅烧2‑4小时。

9.如权利要求1所述的固体氧化物电解池用多级结构复合型燃料电极的制备方法,其特征在于,步骤c中,还原处理条件为氢气和氮气混合气,其中,氢气体积分数为1‑15vol%,流量为50‑280mL/min,处理时间为0.5‑5小时;

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还原处理条件还可以为施加还原电流,电流大小为0.005‑0.05A/cm ;处理温度为700‑

850℃。

10.如权利要求1所述的固体氧化物电解池用多级结构复合型燃料电极的制备方法,其特征在于,步骤d中,酸处理条件为二氧化碳与氮气的混合气,其中,二氧化碳体积分数为1‑

40vol%,流量为80‑150mL/min,处理时间为0.5‑4.0小时,处理温度为650‑800℃。