CN115832339B 一种高熵钙钛矿阴极材料及其制备方法和应用 （北京理工大学）

号AU2021102229A4,2021.07一种高熵钙钛矿阴极材料及其制备方法和本发明公开了一种高熵钙钛矿阴极材料及降低质子传导型固体氧化物燃料电池阴极的极2BaCo0.2Fe0.2Zr0.2Sn0.2Pr0.2O3-δ或BaCo0.2Fe0.2Zr0.2S5.权利要求1所述的高熵钙钛矿阴极材料在制备质子传导型固体氧化物燃料电池中的6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，以所述高熵钙钛矿阴极材料为阴极，以粉体为阳极，其中δ为0～0.4，NiO占BaZr0.4Ce0.4Y0.1Yb0.1O3-δ材料和NiO总质量的30%~3[0002]质子传导型固体氧化物燃料电池(PC_SOFC)是一种基于质子导体陶瓷电解质而设℃温度区间内工作，非常契合于当前固体氧化物染料电池(SOFC)降低操作温度的研究趋Co1_xFexO3_δ(BSCF)等具有混合氧离子_电子导电功能的钙钛矿氧高水蒸气氛围下保持结构稳定的阴极材料是PC_SOFC发[0004]高熵氧化物(HEO)是一类通常由5种或5种以上元素按等原子比或接近等原子比组有良好的结构稳定性及离子传输特性的电极材[0007]一种高熵钙钛矿阴极材料，阴极材料为ABO3型高熵钙钛矿材料，其通式为4和Pr元素按等原子比组成。和Ti元素按等原子比组成。BaZr0.4Ce0.4Y0.1Yb0.1O3-δ材料、NiO和粘结剂制备的粉体为阳极，其中δ为0～0.4，NiO占BaZr0.4Ce0.4Y0.1Yb0.1O3-δ材料和NiO总质量的3070制备质子传导型固体氧化物燃料[0016]采用本发明中的高熵钙钛矿阴极材料制备的质子传导型固体氧化物燃料电池的500℃的工作温度下最大输出功率可达0.30W/cm2，在550℃以0.42A/cm2的电流密度恒电流500℃的工作温度下最大输出功率可达0.26W/cm2，在550℃以0.36A/cm2的电流密度恒电流[0023]图5为固相合成法制备的BCFZSP高熵钙钛矿材料与固相合成法制备的BCFZST高熵5[0026]图8为固相合成法制备的BCFZSP高熵钙钛矿材料组装的电解质支撑型对称电池不[0027]图9为固相合成法制备的BCFZST高熵钙钛矿材料组装的电解质支撑型对称电池不[0028]图10为以固相合成法制备的BCFZSP高熵钙钛矿材料作为阴极组装的质子传导型[0029]图11为以固相合成法制备的BCFZSP高熵钙钛矿材作为阴极组装的质子传导型固[0030]图12为以固相合成法制备的BCFZST高熵钙钛矿材料作为阴极组装的质子传导型[0031]图13为以固相合成法制备的BCFZST高熵钙钛矿材料作为阴极组装的质子传导型凝胶，凝胶于250℃保温2h，于1200℃烧结2h最终得到B6[0041]由图1-4可知，采用固相合成法以及溶胶凝胶法可以成功制备出单相钙钛矿氧化7时的电导率为0.94S/cm，在750℃时电导率升至1.91S/cm；BCFZST在550℃时的电导率为下：将实施例1所得的BCFZSP高熵钙钛矿材料经过干压，获得密度为95％以上的棒状，在量。在测量过程中，氩氧混合气体气氛(21％O2+79％Ar)迅速从干态变为湿态(pH2O=[0060]采用瑞士万通的Autolab电化学工作站PGSTAT302对实施例5制备的电解质支撑型压振幅为10mV，测试温度为550℃,其中水蒸气的引入是采用Ar/O2混合载气(～80％Ar)通过盛有去离子水的集气瓶而实现，利用固定温度下水的饱和蒸气压控制气体中的水分压，8[0063]采用瑞士万通的Autolab电化学工作站PGSTAT302对实施例6制备的电解质支撑型压振幅为10mV，测试温度为550℃,其中水蒸气的引入是采用Ar/O2混合载气(～80％Ar)通过盛有去离子水的集气瓶而实现，利用固定温度下水的饱和蒸气压控制气体中的水分压，[0066]以50mL/min氢气作为燃料气通入实施例7所制备的质子传导型固体氧化物燃料电[0071]以50ml/min氢气作为燃料气通入实施例8所制备的质子传导型固体氧化物燃料电9