专利摘要

本发明公开了一种固体氧化物燃料电池燃料极材料，由以下按照重量份的原料制成：草酸钆10‑14份、硝酸钙28‑32份、正丁基锂6‑10份、钛酸四丁酯17‑20份、亚硝酰基硝酸合钌4‑7份、氧化锆45‑50份。本发明还公开了所述固体氧化物燃料电池燃料极材料的制备方法。本发明制备的固体氧化物燃料电池燃料极材料具有良好的抗积碳和抗硫中毒性能，能够大大增强固体氧化物燃料电池对碳氢化合物燃料的适应性，有利于拓展固体氧化物燃料电池的应用范围，具有广阔的市场前景。

权利要求

1.一种固体氧化物燃料电池燃料极材料，其特征在于，由以下按照重量份的原料制成：草酸钆10-14份、硝酸钙28-32份、正丁基锂6-10份、钛酸四丁酯17-20份、亚硝酰基硝酸合钌4-7份、氧化锆45-50份。

2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池燃料极材料，其特征在于，由以下按照重量份的原料制成：草酸钆11-13份、硝酸钙29-31份、正丁基锂7-9份、钛酸四丁酯18-19份、亚硝酰基硝酸合钌5-6份、氧化锆46-49份。

3.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池燃料极材料，其特征在于，由以下按照重量份的原料制成：草酸钆12份、硝酸钙30份、正丁基锂8份、钛酸四丁酯19份、亚硝酰基硝酸合钌5份、氧化锆47份。

4.一种如权利要求1-3任一所述的固体氧化物燃料电池燃料极材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：

1)称取草酸钆和硝酸钙，干法球磨混合2-3h，获得第一混合物；

2)称取正丁基锂和钛酸四丁酯，投入至环己烷中，搅拌至正丁基锂和钛酸四丁酯完全溶解后，获得第二混合物；

3)称取亚硝酰基硝酸合钌和氧化锆，以浓硝酸溶液作为球磨液，球磨混合1-2h，获得第三混合物；

4)将第一混合物加入至第三混合物中，继续球磨混合1-2h，获得第四混合物；

5)将第四混合物超声波处理50-55min，然后使用氢氧化钠溶液调节pH为6-7，获得第五混合物；

6)将第五混合物过滤，并将获得的固体物质采用去离子水冲洗3-4次，获得第六混合物；

7)将第六混合物投入至第二混合物中，以100-200rpm的转速下搅拌混合6-8h，然后减压蒸发，回收环己烷，获得第七混合物；

8)将第七混合物在400-450℃下煅烧处理1-2h，并将煅烧产物进行超微粉碎处理，获得第八混合物；

9)将第八混合物压制成型后，放入真空烧结炉中，在真空、1350-1400℃进行烧结，即可。

5.根据权利要求4所述的固体氧化物燃料电池燃料极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述环己烷的用量为正丁基锂和钛酸四丁酯总重量的2-3倍。

6.根据权利要求4所述的固体氧化物燃料电池燃料极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述浓硝酸溶液的浓度为65％。

7.根据权利要求4所述的固体氧化物燃料电池燃料极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述浓硝酸溶液的用量为亚硝酰基硝酸合钌和氧化锆总重量的80-90％。

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体是一种固体氧化物燃料电池燃料极材料及其制备方法。

背景技术

燃料电池是通过燃料和氧化剂发生电化学反应直接将化学能转变为低压直流电的装置。燃料电池被公认为是21世纪首选的清洁、高效的发电技术，它的研制与开发已成为国际能源领域研究的热点，并且将推动整个电动汽车、潜艇及发电工业的迅猛发展。

燃料电池的种类繁多，按其工作温度的不同，把碱性燃料电池、固体高分子型质子膜燃料电池和磷酸型燃料电池称为低温燃料电池；把熔融碳酸盐型燃料电池和固体氧化物燃料电池称为高温燃料电池。在所有的燃料电池中，固体氧化物燃料电池的工作温度最高，属于高温燃料电池。近些年来，分布式电站由于其成本低、可维护性高等优点已经渐渐成为世界能源供应的重要组成部分。由于固体氧化物燃料电池发电的排气有很高的温度，具有较高的利用价值，可以提供天然气重整所需热量，也可以用来生产蒸汽，更可以和燃气轮机组成联合循环，非常适用于分布式发电。燃料电池和燃气轮机、蒸汽轮机等组成的联合发电系统不但具有较高的发电效率，同时也具有低污染的环境效益。因此，固体氧化物燃料电池是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置，被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池。

传统固体氧化物燃料电池的电极中燃料极采用Ni与YSZ复合多孔体构成金属陶瓷，空气极采用LaMnO₃(氧化镧锰)，当采用碳氢化合物作为燃料时，电池的燃料极容易出现积碳现象和硫中毒现象，因此需要改进燃料极的材料，增强燃料极的抗积碳和抗硫中毒的能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体氧化物燃料电池燃料极材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种固体氧化物燃料电池燃料极材料，由以下按照重量份的原料制成：草酸钆10-14份、硝酸钙28-32份、正丁基锂6-10份、钛酸四丁酯17-20份、亚硝酰基硝酸合钌4-7份、氧化锆45-50份。

作为本发明进一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：草酸钆11-13份、硝酸钙29-31份、正丁基锂7-9份、钛酸四丁酯18-19份、亚硝酰基硝酸合钌5-6份、氧化锆46-49份。

作为本发明再进一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：草酸钆12份、硝酸钙30份、正丁基锂8份、钛酸四丁酯19份、亚硝酰基硝酸合钌5份、氧化锆47份。

所述固体氧化物燃料电池燃料极材料的制备方法，步骤如下：

1)称取草酸钆和硝酸钙，干法球磨混合2-3h，获得第一混合物；

2)称取正丁基锂和钛酸四丁酯，投入至环己烷中，搅拌至正丁基锂和钛酸四丁酯完全溶解后，获得第二混合物；

3)称取亚硝酰基硝酸合钌和氧化锆，以浓硝酸溶液作为球磨液，球磨混合1-2h，获得第三混合物；

4)将第一混合物加入至第三混合物中，继续球磨混合1-2h，获得第四混合物；

5)将第四混合物超声波处理50-55min，然后使用氢氧化钠溶液调节pH为6-7，获得第五混合物；

6)将第五混合物过滤，并将获得的固体物质采用去离子水冲洗3-4次，获得第六混合物；

7)将第六混合物投入至第二混合物中，以100-200rpm的转速下搅拌混合6-8h，然后减压蒸发，回收环己烷，获得第七混合物；

8)将第七混合物在400-450℃下煅烧处理1-2h，并将煅烧产物进行超微粉碎处理，获得第八混合物；

9)将第八混合物压制成型后，放入真空烧结炉中，在真空、1350-1400℃进行烧结，即可。

作为本发明再进一步的方案：步骤2)中，所述环己烷的用量为正丁基锂和钛酸四丁酯总重量的2-3倍。

作为本发明再进一步的方案：步骤3)中，所述浓硝酸溶液的浓度为65％。

作为本发明再进一步的方案：步骤3)中，所述浓硝酸溶液的用量为亚硝酰基硝酸合钌和氧化锆总重量的80-90％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明制备的固体氧化物燃料电池燃料极材料具有良好的抗积碳和抗硫中毒性能，能够大大增强固体氧化物燃料电池对碳氢化合物燃料的适应性，有利于拓展固体氧化物燃料电池的应用范围，具有广阔的市场前景。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

一种固体氧化物燃料电池燃料极材料，由以下按照重量份的原料制成：草酸钆10份、硝酸钙28份、正丁基锂6份、钛酸四丁酯17份、亚硝酰基硝酸合钌4份、氧化锆45份。

本实施例中，所述固体氧化物燃料电池燃料极材料的制备方法，步骤如下：

1)称取草酸钆和硝酸钙，干法球磨混合2h，获得第一混合物；

2)称取正丁基锂和钛酸四丁酯，投入至环己烷中，搅拌至正丁基锂和钛酸四丁酯完全溶解后，获得第二混合物，其中，所述环己烷的用量为正丁基锂和钛酸四丁酯总重量的2倍；

3)称取亚硝酰基硝酸合钌和氧化锆，以浓硝酸溶液作为球磨液，球磨混合1h，获得第三混合物，其中，所述浓硝酸溶液的浓度为65％，所述浓硝酸溶液的用量为亚硝酰基硝酸合钌和氧化锆总重量的80％；

4)将第一混合物加入至第三混合物中，继续球磨混合1h，获得第四混合物；

5)将第四混合物超声波处理50min，然后使用氢氧化钠溶液调节pH为6，获得第五混合物；

6)将第五混合物过滤，并将获得的固体物质采用去离子水冲洗3次，获得第六混合物；

7)将第六混合物投入至第二混合物中，以100rpm的转速下搅拌混合6h，然后减压蒸发，回收环己烷，获得第七混合物；

8)将第七混合物在400℃下煅烧处理1h，并将煅烧产物进行超微粉碎处理，获得第八混合物；

9)将第八混合物压制成型后，放入真空烧结炉中，在真空、1350℃进行烧结，即可。

实施例2

一种固体氧化物燃料电池燃料极材料，由以下按照重量份的原料制成：草酸钆11份、硝酸钙29份、正丁基锂9份、钛酸四丁酯19份、亚硝酰基硝酸合钌5份、氧化锆49份。

本实施例中，所述固体氧化物燃料电池燃料极材料的制备方法，步骤如下：

1)称取草酸钆和硝酸钙，干法球磨混合2h，获得第一混合物；

2)称取正丁基锂和钛酸四丁酯，投入至环己烷中，搅拌至正丁基锂和钛酸四丁酯完全溶解后，获得第二混合物，其中，所述环己烷的用量为正丁基锂和钛酸四丁酯总重量的2.4倍；

3)称取亚硝酰基硝酸合钌和氧化锆，以浓硝酸溶液作为球磨液，球磨混合1.5h，获得第三混合物，其中，所述浓硝酸溶液的浓度为65％，所述浓硝酸溶液的用量为亚硝酰基硝酸合钌和氧化锆总重量的85％；

4)将第一混合物加入至第三混合物中，继续球磨混合1h，获得第四混合物；

5)将第四混合物超声波处理51min，然后使用氢氧化钠溶液调节pH为6.2，获得第五混合物；

6)将第五混合物过滤，并将获得的固体物质采用去离子水冲洗3次，获得第六混合物；

7)将第六混合物投入至第二混合物中，以120rpm的转速下搅拌混合6.5h，然后减压蒸发，回收环己烷，获得第七混合物；

8)将第七混合物在410℃下煅烧处理1h，并将煅烧产物进行超微粉碎处理，获得第八混合物；

9)将第八混合物压制成型后，放入真空烧结炉中，在真空、1360℃进行烧结，即可。

实施例3

一种固体氧化物燃料电池燃料极材料，由以下按照重量份的原料制成：草酸钆12份、硝酸钙30份、正丁基锂8份、钛酸四丁酯19份、亚硝酰基硝酸合钌5份、氧化锆47份。

本实施例中，所述固体氧化物燃料电池燃料极材料的制备方法，步骤如下：

1)称取草酸钆和硝酸钙，干法球磨混合2.5h，获得第一混合物；

2)称取正丁基锂和钛酸四丁酯，投入至环己烷中，搅拌至正丁基锂和钛酸四丁酯完全溶解后，获得第二混合物，其中，所述环己烷的用量为正丁基锂和钛酸四丁酯总重量的2.5倍；

3)称取亚硝酰基硝酸合钌和氧化锆，以浓硝酸溶液作为球磨液，球磨混合1.5h，获得第三混合物，其中，所述浓硝酸溶液的浓度为65％，所述浓硝酸溶液的用量为亚硝酰基硝酸合钌和氧化锆总重量的85％；

4)将第一混合物加入至第三混合物中，继续球磨混合1.5h，获得第四混合物；

5)将第四混合物超声波处理53min，然后使用氢氧化钠溶液调节pH为6.5，获得第五混合物；

6)将第五混合物过滤，并将获得的固体物质采用去离子水冲洗4次，获得第六混合物；

7)将第六混合物投入至第二混合物中，以150rpm的转速下搅拌混合7h，然后减压蒸发，回收环己烷，获得第七混合物；

8)将第七混合物在425℃下煅烧处理1.5h，并将煅烧产物进行超微粉碎处理，获得第八混合物；

9)将第八混合物压制成型后，放入真空烧结炉中，在真空、1370℃进行烧结，即可。

实施例4

一种固体氧化物燃料电池燃料极材料，由以下按照重量份的原料制成：草酸钆13份、硝酸钙31份、正丁基锂7份、钛酸四丁酯18份、亚硝酰基硝酸合钌6份、氧化锆46份。

本实施例中，所述固体氧化物燃料电池燃料极材料的制备方法，步骤如下：

1)称取草酸钆和硝酸钙，干法球磨混合2.5h，获得第一混合物；

2)称取正丁基锂和钛酸四丁酯，投入至环己烷中，搅拌至正丁基锂和钛酸四丁酯完全溶解后，获得第二混合物，其中，所述环己烷的用量为正丁基锂和钛酸四丁酯总重量的3倍；

3)称取亚硝酰基硝酸合钌和氧化锆，以浓硝酸溶液作为球磨液，球磨混合1.5h，获得第三混合物，其中，所述浓硝酸溶液的浓度为65％，所述浓硝酸溶液的用量为亚硝酰基硝酸合钌和氧化锆总重量的87％；

4)将第一混合物加入至第三混合物中，继续球磨混合2h，获得第四混合物；

5)将第四混合物超声波处理54min，然后使用氢氧化钠溶液调节pH为7，获得第五混合物；

6)将第五混合物过滤，并将获得的固体物质采用去离子水冲洗3次，获得第六混合物；

7)将第六混合物投入至第二混合物中，以180rpm的转速下搅拌混合7.5h，然后减压蒸发，回收环己烷，获得第七混合物；

8)将第七混合物在445℃下煅烧处理1.5h，并将煅烧产物进行超微粉碎处理，获得第八混合物；

9)将第八混合物压制成型后，放入真空烧结炉中，在真空、1385℃进行烧结，即可。

实施例5

一种固体氧化物燃料电池燃料极材料，由以下按照重量份的原料制成：草酸钆14份、硝酸钙32份、正丁基锂10份、钛酸四丁酯20份、亚硝酰基硝酸合钌7份、氧化锆50份。

本实施例中，所述固体氧化物燃料电池燃料极材料的制备方法，步骤如下：

1)称取草酸钆和硝酸钙，干法球磨混合3h，获得第一混合物；

2)称取正丁基锂和钛酸四丁酯，投入至环己烷中，搅拌至正丁基锂和钛酸四丁酯完全溶解后，获得第二混合物，其中，所述环己烷的用量为正丁基锂和钛酸四丁酯总重量的3倍；

3)称取亚硝酰基硝酸合钌和氧化锆，以浓硝酸溶液作为球磨液，球磨混合2h，获得第三混合物，其中，所述浓硝酸溶液的浓度为65％，所述浓硝酸溶液的用量为亚硝酰基硝酸合钌和氧化锆总重量的90％；

4)将第一混合物加入至第三混合物中，继续球磨混合2h，获得第四混合物；

5)将第四混合物超声波处理55min，然后使用氢氧化钠溶液调节pH为7，获得第五混合物；

6)将第五混合物过滤，并将获得的固体物质采用去离子水冲洗4次，获得第六混合物；

7)将第六混合物投入至第二混合物中，以200rpm的转速下搅拌混合8h，然后减压蒸发，回收环己烷，获得第七混合物；

8)将第七混合物在50℃下煅烧处理2h，并将煅烧产物进行超微粉碎处理，获得第八混合物；

9)将第八混合物压制成型后，放入真空烧结炉中，在真空、1400℃进行烧结，即可。

将现有的Ni与YSZ复合多孔体构成的燃料极材料，以及本发明制备的固体氧化物燃料电池燃料极材料进行性能比较，本发明制备的固体氧化物燃料电池燃料极材料的导电性能与现有的燃料极材料相当，本发明制备的固体氧化物燃料电池燃料极材料在抗积碳和抗硫中毒性能方面均优于现有的燃料极材料，在以碳氢化合物作为燃料的前提下，采用本发明材料制成的燃料极使用寿命与现有的燃料极相比能够延长43-48％。

本发明制备的固体氧化物燃料电池燃料极材料具有良好的抗积碳和抗硫中毒性能，能够大大增强固体氧化物燃料电池对碳氢化合物燃料的适应性，有利于拓展固体氧化物燃料电池的应用范围，具有广阔的市场前景。

上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

一种固体氧化物燃料电池燃料极材料及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。