專利名稱：硫氧燃料電池LaFeO₃基陽極材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于燃料電池領域，該燃料電池可以用于硫磺制硫酸，具體涉及硫氧固體 氧化物燃料電池的陽極材料。
背景技術：
硫酸是一種極其重要的化工原料，2010年中國硫酸產(chǎn)量超過七千萬噸，約一半的 硫酸采用硫磺為原料，即一年超過一千萬噸硫磺用來制硫酸。在硫磺燃燒制二氧化硫、二氧 化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫過程中產(chǎn)生大量的熱，這些熱量沒有得到高效利用，且尾氣中含有二 氧化硫排入環(huán)境造成環(huán)境污染。專利(CN1805195A)提出以硫磺為原料、以固體氧化物燃料 電池制備硫酸的方法，實現(xiàn)硫酸、化學發(fā)電和環(huán)境保護的結(jié)合。專利(CN200810022107.0) 提出用Latl2Qia2CrO3為硫氧燃料電池的陽極材料，在900°C工作溫度下，電池的開路電壓達 到 0. 67V。本發(fā)明用LEthA/ehCOyA (A = Sr 或 Ca，χ = 0-0. 3 ;y = 0-0. 3)為硫氧燃料電池 陽極材料，提高了硫氧燃料電池的開路電壓，在800°C工作溫度下，開路電壓達到0. 72V。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種用于硫氧燃料電池的陽極材料。目的是提 高現(xiàn)有硫氧燃料電池陽極材料的催化效能。本發(fā)明的陽極材料化學式是Lai_xA/ei_yCoy03，其中A是堿土金屬元素Sr和Ca，χ =0-0. 3 ；y = 0-0. 3。材料的制備方法可以采用固相反應法、化學共沉淀法和溶膠-凝膠法等。該材料可以用固相反應法制備，即將La、Fe、A(Sr或Ca)和Co的氧化物按照 LahA/ehCo^ (A = Sr 或 Ca，χ = 0-0. 3 ;y = 0-0. 3)中元素摩爾比混合、球磨 1-10 小時， 用300目不銹鋼篩過篩，然后在600-1200°C溫度下熱處理2_10小時，再球磨1-10小時，過 篩即得到該材料粉體。該材料可以用化學共沉淀法制備，即將La、Fe、A(Sr或Ca)和Co的可溶性鹽按照 La1_xAxFe1_yCoy03(A = Sr或Ca，χ = 0-0. 3 ；y = 0-0. 3)中元素摩爾比溶解于去離子水中，加 入碳酸銨作為沉淀劑至沒有沉淀產(chǎn)生為止，將沉淀過濾、洗滌至濾液中檢測不到碳酸根為 止，將濾餅烘干，研磨后在600-120(TC溫度下熱處理2-10小時，將材料再研磨過篩即得到 該材料粉體。該材料可以用溶膠-凝膠法制備，即將La、Fe、A (Sr或Ca)和Co的可溶性鹽按照 La1_xAxFe1_yCoy03(A = Sr或Ca，χ = 0-0. 3 ；y = 0-0. 3)中元素摩爾比溶解于去離子水中，加 入檸檬酸作為絡合劑，絡合劑的摩爾數(shù)是金屬離子摩爾數(shù)之和的2倍，用HNO3調(diào)節(jié)pH值達 到2-3，80°C保溫10-20小時得到溶膠，將溶膠在100°C蒸發(fā)去水得到凝膠，將凝膠研磨，研 磨后的凝膠在500°C預燒2小時，然后再600-1200°C溫度下熱處理2_10小時，將熱處理得 到的材料研磨過篩即得到該材料。
本發(fā)明的陽極材料適用于硫氧固體氧化物燃料電池，固體電解質(zhì)采用釔穩(wěn)定的二 氧化鋯或釤摻雜的二氧化鈰，陰極材料采用l^7sra3mncv燃料電池的制作過程如下在 固體電解質(zhì)基片的一面涂覆陽極材料漿料，另一面涂覆陰極漿料，涂覆后的電解質(zhì)基片在 1000-130(tc溫度下熱處理2-4小時；在陰極、陽極上用鉬絲收集電流；將熱處理后的涂覆 有電極的電解質(zhì)片用高溫銀漿粘接在氧化鋁管上。在陽極室通入分壓為looltfa的硫蒸氣， 陰極室通入空氣。電池工作溫度是600-900°c。
具體實施例方式實施例1將0. 1摩爾lei2o3和0. 1摩爾fii2o3進行混合、球磨10小時，將球磨的混合粉體 用300目不銹鋼篩過篩，放在馬弗爐中在1200°c溫度下熱處理10小時，再球磨過篩即得到 Lai^eO3 材料。分別以得到的LaFeO3M料、YSZ和IAl7Sra3MnO3為陽極材料、電解質(zhì)和陰極材料制 作硫氧燃料電池。在陽極室和陰極室分別通入iookpa的硫蒸氣和空氣，在工作溫度800°c 條件下，開路電壓為0. 68V。實施例2將0. 1摩爾la(no3) 3、0. 1摩爾fe(no3)3溶于1升去離子水，向混合溶液中邊攪拌 邊加入濃度為1. om碳酸銨溶液直到?jīng)]有沉淀產(chǎn)生為止，將沉淀過濾、將沉淀洗滌至濾液中 檢測不到碳酸根為止，烘干、研磨，然后將粉體放在馬弗爐中在100(tc溫度下熱處理10小 時，研磨過篩后即得到lafeo3材料。分別以得到的lafeo3m料、ysz和ial7sra3mno3為陽極材料、電解質(zhì)和陰極材料制 作硫氧燃料電池。在陽極室和陰極室分別通入iookpa的硫蒸氣和空氣，在工作溫度800°c 條件下，開路電壓為0. 72v。實施例3將la (no3) 3、ca (no3) 2、fe (no3) 3、co (no3)2溶于1升去離子水，四種物質(zhì)摩爾數(shù)分別 為0. 07,0. 03,0. 07,0. 03，向混合溶液中邊攪拌邊加入摩爾數(shù)是金屬離子總摩爾數(shù)2倍的 檸檬酸，用hno3調(diào)節(jié)溶液ph達到2，將溶液80°c保溫10小時形成溶膠，進一步在100°c烘 干10小時形成凝膠，將凝膠研磨，500°c預燒2小時，然后將粉體放在馬弗爐中在900°c溫度 下熱處理8小時，研磨即得到摻雜的lafeo3材料。分別以得到的摻雜lafeo3材料、ysz和l^1.7sr0.3μη03為陽極材料、電解質(zhì)和陰極 材料制作硫氧燃料電池。在陽極室和陰極室分別通入looltfa的硫蒸氣和空氣，在工作溫度 900°c條件下，開路電壓為0. 71V。實施例4將la(n03)3、ca(no3)2^ fe(no3)3溶于1升去離子水，三種物質(zhì)的摩爾數(shù)分別為 0. 07,0. 03,0. 1，向混合溶液中邊攪拌邊加入摩爾數(shù)是金屬離子總摩爾數(shù)2倍的檸檬酸，用 hno3調(diào)節(jié)溶液ph達到2. 5，將溶液80°c保溫10小時形成溶膠，進一步在100°c烘干10小 時形成凝膠，將凝膠研磨，500°c預燒2小時，然后將粉體放在馬弗爐中在900°c溫度下熱處 理8小時，研磨即得到摻雜的lafeo3材料。分別以得到的摻雜lafeo3材料、sdc和liia7sra3mno3tj為陽極材料、電解質(zhì)和陰極材料制作硫氧燃料電池。在陽極室和陰極室分別通入lOOltfa的硫蒸氣和空氣，在工作溫度 600°C條件下，開路電壓為0. 70V。
權(quán)利要求
1. 一種用于硫氧燃料電池陽極的材料，其特征在于該材料的化學式為 LahAj^ehyCoyO3，其中A是堿土金屬元素Sr或Ca，x = 0-0. 3 ;y = 0-0. 3。該材料作為硫氧 燃料電池的陽極材料，電池以硫蒸氣為燃料，工作溫度為600-900°C，電池反應產(chǎn)物為三氧 化硫，測試開路電壓0. 68-0. 72V。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于硫氧燃料電池的陽極材料，材料的化學式是La1-xAxFe1-yCoyO3，其中A是堿土金屬元素Sr或Ca，x＝0-0.3；y＝0-0.3。該材料可以利用固相反應法、化學共沉淀法和溶膠-凝膠法制備。以該材料、YSZ和La0.7Sr0.3MnO3作為硫氧燃料電池的陽極材料、電解質(zhì)和陰極材料，以硫蒸氣為燃料，空氣作為氧化劑，電池的工作溫度是600-900℃。當工作溫度為800℃時，電壓可以達到0.72V。
文檔編號H01M4/90GK102142564SQ20111004377
公開日2011年8月3日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者儲向峰, 張艷雪, 朱偉長, 沈利銘 申請人:安徽工業(yè)大學