本發(fā)明涉及固體氧化物電解池材料，具體涉及一種對稱固體氧化物電解池電極材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、21世紀以傳統(tǒng)化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)會引發(fā)嚴重的環(huán)境污染問題，威脅人們身心的健康。為了避免氣候變化對人類的負面影響，實現(xiàn)全社會低碳發(fā)展具有重要意義。雖然風能和太陽能可以很容易地提供足夠的電力來滿足全球能源需求，但這些能源受波動性，間歇性和周期性限制，這要求我們重新思考和設(shè)計能源系統(tǒng)。人們迫切地需要開發(fā)和應(yīng)用更加高效、清潔的能源生產(chǎn)和利用方式，以解決傳統(tǒng)化石能源帶來的儲量與污染問題，并盡早實現(xiàn)碳中和目標。近年來，固體氧化物電解池由于其在工業(yè)、商業(yè)以及科學上的大量應(yīng)用而得到了廣泛關(guān)注，特別是在大力發(fā)展可再生能源的背景下，在儲能方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的電極材料如鑭鍶鈷鐵lscf、鍶鐵鉬sfm和鐠鋇鍶鈷鐵pbscf等存在諸多問題，包括對co2吸附性差、電催化活性低和運行不穩(wěn)定等。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種對稱固體氧化物電解池電極材料及其制備方法和應(yīng)用，所述對稱固體氧化物電解池電極材料在氫氣煅燒后未破壞原粉體的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，且表面發(fā)生出溶現(xiàn)象，pt?元素在材料表面形成納米顆粒，構(gòu)建了“貴金?-金屬氧化物”異質(zhì)結(jié)構(gòu)，增加了吸附面積，提供了眾多的反應(yīng)活性位點，促進了電極對co2的化學吸附和氧離子的傳輸，提高了材料的催化活性。

2、為達到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種對稱固體氧化物電解池電極材料，分子式為pr0.5ba0.5mn0.95-xmexpt0.05o3-δ，記作pbmmept，其中，0≤x≤0.1，me選自fe和co中的一種。

4、進一步地，分子式為pr0.5ba0.5mn0.95pt0.05o3-δ或pr0.5ba0.5mn0.85me0.1pt0.05o3-δ。

5、第二方面，本發(fā)明提供了一種所述對稱固體氧化物電解池電極材料的制備方法，包括以下步驟：

6、按照對稱固體氧化物電解池材料的分子式的化學計量比獲取原材料，并充分溶解于水中，其中，所述原材料包括硝酸鐠或其水合物、硝酸鋇或其水合物、硝酸錳或其水合物、四氯化鉑或其水合物、硝酸鐵或其水合物和硝酸鈷或其水合物；

7、加入檸檬酸和乙二胺四乙酸，調(diào)節(jié)溶液ph，并攪拌溶液直至呈凝膠狀，獲得凝膠；

8、將所述凝膠充分烘干，獲得黑色前驅(qū)體；

9、將所述黑色前驅(qū)體研磨成粉末狀，并進行煅燒，得到對稱固體氧化物電解池材料。

10、進一步地，所述檸檬酸和乙二胺四乙酸的加入比例為（1-1.5）：1。

11、進一步地，所述調(diào)節(jié)溶液ph，包括調(diào)節(jié)溶液ph至6-8；

12、和/或，所述攪拌溶液直至呈凝膠狀的溫度條件包括溫度為70-80℃。

13、進一步地，所述將凝膠充分烘干包括在200-400℃的真空烘箱中干燥5-8小時。

14、和/或，所述煅燒包括在900-1050°c下繼續(xù)煅燒8-10小時。

15、第三方面，本發(fā)明提供了一種所述對稱固體氧化物電解池電極材料在對稱固體氧化物電解池的電極中的應(yīng)用。

16、進一步地，所述對稱固體氧化物電解池用于電解co2，所述應(yīng)用過程包括：

17、獲取對稱固體氧化物電解池電極材料，研磨后與松油醇混合均勻，配制成電極漿料；

18、獲取ldc粉體，研磨后與松油醇混合均勻，配制成鑭摻雜氧化鈰ldc漿料；

19、獲取鑭鍶鎵鎂lsgm電解質(zhì)片，在lsgm電解質(zhì)片兩側(cè)涂覆ldc漿料，烘干后煅燒，然后在兩側(cè)分別涂覆電極漿料，烘干后煅燒，制成pbmmept|ldc|lsgm|ldc|pbmmept對稱固體氧化物電解池；

20、將對稱固體氧化物電解池置入管式爐爐膛中并固定，密封后抽出空氣，然后通入20v/v%h2/ar混合氣體進行煅燒，得到電極材料為prbamn1.9-ymeypt0.1o5+δ的對稱固體氧化物電解池，所述prbamn1.9-ymeypt0.1o5+δ材料記為l-pbmmept，其中，0≤y≤0.2，me選自fe和co中的一種。

21、進一步地，所述對稱固體氧化物電解池電極材料與松油醇的質(zhì)量比為（1-1.5）：1；

22、和/或，所述ldc粉體與松油醇的質(zhì)量比為（1-1.5）：1。

23、和/或，所述在lsgm電解質(zhì)片兩側(cè)涂覆ldc漿料，烘干后煅燒，然后在兩側(cè)分別涂覆電極漿料，烘干后煅燒，其中兩次煅燒包括在1000-1200℃下煅燒3-5h。

24、進一步地，所述將對稱固體氧化物電解池置入管式爐爐膛中并固定，密封后抽出空氣，然后通入20v/v%h2/ar混合氣體進行煅燒，其中煅燒的包括在500-600℃下煅燒1-2h。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達到的有益效果：

26、本發(fā)明提供的對稱固體氧化物電解池電極材料，使用pt摻雜的pr0.5ba0.5mno3-δ、pr0.5ba0.5mn0.9fe0.1o3-δ和pr0.5ba0.5mn0.9co0.1o3-δ作為固體氧化物電解池對稱電極材料，在氫氣煅燒后未破壞原粉體的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，且表面發(fā)生出溶現(xiàn)象，pt?元素在材料表面形成納米顆粒，構(gòu)建了“貴金?-金屬氧化物”異質(zhì)結(jié)構(gòu)，增加了吸附面積，提供了眾多的反應(yīng)活性位點，增加了三相界面，促進了電極對co2的化學吸附和氧離子的傳輸，提高了材料的催化活性；

27、由于構(gòu)建了“貴金-金屬氧化物”異質(zhì)結(jié)構(gòu)，材料產(chǎn)生大量的氧空位，可以提高催化劑對反應(yīng)物的吸附能力，降低反應(yīng)的活化能壘，促進反應(yīng)的進行，pt納米顆粒在電解過程中的錨定，避免發(fā)生團聚，增強pt活性位點的原子利用率和材料的穩(wěn)定性。

28、本發(fā)明提供的對稱固體氧化物電解池電極材料的制備方法，使用材料成本低廉，制備方法簡單易行，其制備出的電解池對co2電解的應(yīng)用，可用于soec高效電解二氧化碳。

技術(shù)特征：

1.一種對稱固體氧化物電解池電極材料，其特征在于：分子式為pr0.5ba0.5mn0.95-xmexpt0.05o3-δ，記作pbmmept，其中，0≤x≤0.1，me選自fe和co中的一種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對稱固體氧化物電解池電極材料，其特征在于：分子式為pr0.5ba0.5mn0.95pt0.05o3-δ或pr0.5ba0.5mn0.85me0.1pt0.05o3-δ。

3.一種如權(quán)利要求1或2所述的對稱固體氧化物電解池電極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對稱固體氧化物電解池電極材料的制備方法，其特征在于：所述檸檬酸和乙二胺四乙酸的加入比例為（1-1.5）：1。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對稱固體氧化物電解池電極材料的制備方法，其特征在于：所述調(diào)節(jié)溶液ph，包括調(diào)節(jié)溶液ph至6-8；

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對稱固體氧化物電解池電極材料的制備方法，其特征在于：所述將凝膠烘干包括在200-400℃的真空烘箱中干燥5-8小時；

7.一種如權(quán)利要求1或2所述的對稱固體氧化物電解池電極材料在對稱固體氧化物電解池的電極中的應(yīng)用。

8.據(jù)權(quán)利要求7所述的對稱固體氧化物電解池電極材料的應(yīng)用，其特征在于：所述對稱固體氧化物電解池用于電解co2，所述應(yīng)用過程包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的對稱固體氧化物電解池的制備方法，其特征在于：所述對稱固體氧化物電解池電極材料與松油醇的質(zhì)量比為（1-1.5）：1；

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的對稱固體氧化物電解池的制備方法，其特征在于：所述將對稱固體氧化物電解池置入管式爐爐膛中并固定，密封后抽出空氣，然后通入20v/v%h2/ar混合氣體進行煅燒，其中煅燒的包括在500-600℃下煅燒1-2h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了固體氧化物電解池材料技術(shù)領(lǐng)域的一種對稱固體氧化物電解池電極材料及其制備方法和應(yīng)用，所述對稱固體氧化物電解池電極材料的分子式為Pr<subgt;0.5</subgt;Ba<subgt;0.5</subgt;Mn<subgt;0.95?</subgt;<subgt;x</subgt;Me<subgt;x</subgt;Pt<subgt;0.05</subgt;O<subgt;3?δ</subgt;（PBMMePt），其中，0≤x≤0.1，Me選自Fe和Co中的一種。本發(fā)明提供的對稱固體氧化物電解池電極材料在氫氣煅燒后未破壞原粉體的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，且表面發(fā)生出溶現(xiàn)象，Pt元素在材料表面形成納米顆粒，構(gòu)建了“貴金?金屬氧化物”異質(zhì)結(jié)構(gòu)，增加了吸附面積，提供了眾多的反應(yīng)活性位點，促進了電極對CO<subgt;2</subgt;的化學吸附和氧離子的傳輸，提高了材料的催化活性。

技術(shù)研發(fā)人員：卜云飛,王玉齊,趙居正,沈鈺凡
受保護的技術(shù)使用者：南京信息工程大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10