一种固体氧化物电解池工作电极的制备方法及其应用与流程

技术特征：

1.一种固体氧化物电解池工作电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1.将制备电极的氧化物原料进行预处理，将氧化镧、碳酸锶、氧化铬、氧化铁和金属氧化物moz粉末球磨混合后煅烧，初步合成钙钛矿结构abo3型的la0.33sr0.67crxfeym1-x-yo3-δ电极粉末；

s2.取la0.33sr0.67crxfeym1-x-yo3-δ、gdc和其他药品进行球磨混合形成均匀电极浆料，将所述浆料涂覆在gdc电解质片一侧作为工作电极，在1000~1200℃烧结1~2h，之后在电极表面再涂覆铂浆作为集流体，粘铂丝作为导线，800~950℃高温烧结0.5-1h得到全电池片；

s3.在800℃下向工作电极侧通入h2还原，得到具有原位出溶纳米颗粒的固体氧化物电解池工作电极。

2.根据权利要求1所述的一种固体氧化物电解池工作电极的制备方法，其特征在于，la0.33sr0.67crxfeym1-x-yo3-δ中，0≤x≤0.75，0.25≤y≤1，m为过渡金属或贵金属元素中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种固体氧化物电解池工作电极的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述煅烧为在管式炉中以5~20℃/min的升温速率升至1000~1200℃并保温3~6小时。

4.根据权利要求1所述的一种固体氧化物电解池工作电极的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述其他药品包括乙基纤维素、活性炭、pmma和松节油透醇中的一种或多种。

5.根据权利要求1或4所述的一种固体氧化物电解池工作电极的制备方法，其特征在于，步骤s2中，la0.33sr0.67crxfeym1-x-yo3-δ、gdc和其他药品的质量比为1~9:9~1:16。

6.根据权利要求1所述的一种固体氧化物电解池工作电极的制备方法，其特征在于，步骤s2中，涂覆在gdc电解质片一侧的电极厚度为6-36μm。

7.根据权利要求1所述的一种固体氧化物电解池工作电极的制备方法，其特征在于，步骤s3中，h2体积浓度为5~15%，出溶时间为1~300min。

8.一种固体氧化物电解池工作电极在合成氨的应用，其特征在于，基于权利要求1-7任意一项所制备的固体氧化物电解池工作电极的实施，进行电化学纳米粒子催化还原：

固体氧化物电解池工作电极供0-3v直流电，接通n2(97%）/h2o(3%)混合气作为反应气，流速为1~120ml/min，进行合成氨反应。

9.根据权利要求8所述的一种固体氧化物电解池工作电极在合成氨的应用，其特征在于，进行合成氨反应的温度为300~750℃。

10.根据权利要求8所述的一种固体氧化物电解池工作电极在合成氨的应用，其特征在于，进行合成氨反应前，预先通入一定时间的n2(97%）/h2o(3%)混合气以排尽空气。

技术总结
本发明涉及固体氧化物电解池的制备及应用领域，提供了一种固体氧化物电解池工作电极的制备方法及其应用。本发明工作电极采用高温固相法初步合成电极粉末，然后加入GDC和其他药物，进行球磨混成浆料，涂覆在电解质上，高温烧结后经原位出溶纳米颗粒的方法形成固体氧化物电解池工作电极，解决了传统Haber‑Bosch法制备氨气时所需的高压催化条件，在常压条件下即可实现纳米粒子催化氨的合成，提高安全性；其中，电化学合成氨流程：（1）电池的组装；（2）设备的搭建；（3）N2和H2O为原料，通过高温电催化还原反应合成氨气；（4）合成氨的收集。所制备的工作电极主要应用于高温电催化还原反应合成氨气，产氨率较高且安全可靠。

技术研发人员：刘晓蒙;李榕
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2021.04.16
技术公布日：2021.07.23