CN101901915B - 一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极的制备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极的制备，属于新型燃料电池及化工生产节能技术领域。硫氧固体氧化物燃料电池固体电解质为Ce0.8Sm0.2O1.9，阴极为La0.5Sr0.5MnO3，阳极为La0.8Pr0.2CrO3。电池以硫蒸气为燃料的工作温度为700-800℃，以二氧化硫为燃料的工作温度为500-700℃，电池反应产物为三氧化硫。硫氧固体氧化物燃料电池可以作为工业化生产硫酸的合成器，实现硫酸生产、化学发电和环境保护三位一体的结合。
Description
技术领域：
本发明属于新型燃料电池及化工生产节能技术领域，具体涉及硫氧固体氧化物燃料电池阳极的制备。
背景技术：
化学工业是高耗能产业，如何采用先进技术降低化工生产的能耗是我国化工研究的核心问题之一。硫酸是一种用途极为广泛的化工产品，现有的硫酸生产工艺中一直存在着大量化学能转化为热能而被浪费的问题，如何回收这些能量是硫酸生产工艺改革的方向之一。
专利(ZL200510022638.6)提出了以硫磺为原料，用固体氧化物燃料电池为硫酸合成器的方法，实现硫酸生产、化学发电和环境保护三位一体的结合。专利(ZL200810022107.0)提出了La0.8Ca0.2CrO3为硫氧固体氧化物燃料电池的阳极材料，输出电压可达0.63-0.67V。专利(ZL200810022243.X)提出了以二氧化硫为燃料的固体氧化物燃料电池阳极的制备方法。继续研发硫氧固体氧化物燃料电池中催化性能更加优越的阳极材料，是完善硫氧固体氧化物燃料电池性能的重要步骤。
发明内容：
本发明所述的硫氧固体氧化物燃料电池采用硫磺或二氧化硫为燃料，电池产物为三氧化硫。硫氧固体氧化物燃料电池的关键技术是制备电池的阳极材料，本发明提供一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极的制备。
硫氧固体氧化物燃料电池阳极浆料制备步骤为：按照La0.8Pr0.2CrO3化学计量比称取La2O3、Pr6O11和Cr2O3研磨，压片，经1200℃焙烧后再研磨成粉，取360目筛下粉加入3％的聚乙烯醇缩丁醛为粘结剂，10％的乙基纤维素为增孔剂，经球磨5小时后，50℃烘干，分散在松油醇中为La0.8Pr0.2CrO3阳极浆料。
硫氧固体氧化物燃料电池阴极浆料制备步骤为：按照La0.5Sr0.5MnO3化学计量比称取La2O3、SrCO3和MnCO3研磨，压片，经1200℃焙烧后再研磨成粉，取360目筛下粉加入3％的聚乙烯醇缩丁醛为粘结剂，10％的乙基纤维素为增孔剂，经球磨5小时后，50℃烘干，分散在松油醇中为La0.5Sr0.5MnO3阴极浆料。
硫氧固体氧化物燃料电池的固体电解质基片制备步骤为：按照Ce0.8Sm0.2O1.9化学计量比称取Ce(NO3)3·6H2O和Sm(NO3)3·6H2O，加水溶解，搅拌中加氨水至pH为8，过滤，滤料干燥后500℃焙烧2小时，冷却后得到的Ce0.8Sm0.2O1.9粉体压片为固体电解质基片。
在基片的一面上涂敷La0.5Sr0.5MnO3阴极浆料，另一面上涂敷La0.8Pr0.2CrO3阳极浆料，涂敷后的基片经1400℃焙烧。硫氧固体氧化物燃料电池的阴极通入空气或氧气，氧气分压为20-100kPa，流速100-500cm3/min；阳极通入硫蒸气为电池燃料时，硫蒸气分压为100-120kPa，流速70-200cm3/min，工作温度为700-800℃；阳极通入二氧化硫为电池燃料时，二氧化硫分压为100-120kPa，流速70-200cm3/min，工作温度为500-700℃；电池反应产物为三氧化硫。
具体实施方式：
实例1
硫氧固体氧化物燃料电池采用Ce0.8Sm0.2O1.9粉体压片成固体电解质基片，在基片的一面上涂敷La0.5Sr0.5MnO3阴极浆料，另一面上涂敷La0.8Pr0.2CrO3阳极浆料，涂敷后的片基经1400℃焙烧。电池阳极通入S(g)，分压为120kPa，流速200cm3/min；电池阴极通入氧气，压力为100kPa，流速100cm3/min；电池工作温度为800℃，电池输出电压为0.73V。
实例2
硫氧固体氧化物燃料电池采用Ce0.8Sm0.2O1.9粉体压片成固体电解质基片，在基片的一面上涂敷La0.5Sr0.5MnO3阴极浆料，另一面上涂敷La0.8Pr0.2CrO3阳极浆料。涂敷后的片基经1400℃焙烧。电池阳极通入S(g)，分压为100kPa，流速70cm3/min；电池阴极通入空气，压力为100kPa，氧气分压为21kPa，流速500cm3/min；电池工作温度为700℃，电池输出电压为0.68V。
实例3
硫氧固体氧化物燃料电池采用Ce0.8Sm0.2O1.9粉体压片成固体电解质基片，在基片的一面上涂敷La0.5Sr0.5MnO3阴极浆料，另一面上涂敷La0.8Pr0.2CrO3阳极浆料，涂敷后的片基经1400℃焙烧。电池的阴极通入氧气，压力为100kPa，流速100cm3/min；阳极通二氧化硫气体，分压为120kPa，流速200cm3/min，电池工作温度为500℃，电池输出电压为0.19V。
实例4
硫氧固体氧化物燃料电池采用Ce0.8Sm0.2O1.9粉体压片成固体电解质基片，在基片的一面上涂敷La0.5Sr0.5MnO3阴极浆料，另一面上涂敷La0.8Pr0.2CrO3阳极浆料，涂敷后的片基经1400℃焙烧。电池的阴极通入空气，流速500cm3/min；阳极通二氧化硫气体，分压为100kPa，流速70cm3/min，电池工作温度为700℃，电池输出电压为0.15V。
Claims (1)
1.一种硫氧固体氧化物燃料电池阳极的制备方法，其特征在于：该电池阳极材料为La0.8Pr0.2CrO3，电池以硫蒸气为燃料的工作温度为700-800℃，电池以二氧化硫为燃料的工作温度为500-700℃，电池反应产物为三氧化硫；阳极的制备步骤为：按照La0.8Pr0.2CrO3化学计量比称取La2O3、Pr6O11和Cr2O3研磨，压片，经1200℃焙烧后再研磨成粉，取360目筛下粉加入3％的聚乙烯醇缩丁醛为粘结剂，10％的乙基纤维素为增孔剂，经球磨5小时后，50℃烘干，分散在松油醇中为La0.8Pr0.2CrO3阳极浆料，在固体电解质基片的一面上涂敷La0.8Pr0.2CrO3阳极浆料，涂敷后的基片经1400℃焙烧。
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