1.本发明涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池的阳极材料及其制备方法、燃料电池及其阳极。
背景技术：
2.相关技术的燃料电池阳极在制备过程中，通常制作工艺复杂，且制备的阳极致密度较低，电导率不满足要求。
3.因此，发明一种高致密度，高电导率的燃料电池阳极是目前亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
4.有鉴于此，本发明旨在解决燃料电池的阳极在制备过程中，通常制作工艺复杂，且制备的阳极致密度较低，电导率不满足要求的技术问题。
5.本发明第一方面提供了一种燃料电池的阳极材料的制备方法。
6.本发明第二方面提供了一种燃料电池的阳极材料。
7.本发明第三方面提供了一种燃料电池阳极。
8.本发明第四方面提供了一种燃料电池。
9.本发明第一方面提供了一种燃料电池的阳极材料的制备方法，包括：制备熔盐溶剂，其中，熔盐溶剂的成分包括硝酸钠、硝酸钾和硝酸锂；制备反应试剂，其中，反应试剂的成分包括硝酸锆、三氧化二钇、硝酸镍；将熔盐溶剂和反应试剂在混料机上混料；将混合后的熔盐溶剂和反应试剂进行保温处理，以使反应试剂进行反应 ，并生成燃料电池的阳极材料；通过离心、过滤、烘干的步骤分离出燃料电池的阳极材料。
10.本发明的燃料电池的阳极材料的制备方法，包括如下步骤，制备熔盐溶剂，制备反应试剂，然后将熔盐溶剂和反应试剂在混料机上混料，再将混合后的熔盐溶剂和反应试剂进行保温处理，以使反应试剂进行反应，并生成燃料电池的阳极材料，最后通过离心、过滤、烘干的步骤分离出燃料电池的阳极材料。进一步，本技术熔盐溶剂的成分包括硝酸钠、硝酸钾和硝酸锂，反应试剂的成分包括硝酸锆、三氧化二钇、硝酸镍；在反应过程中，硝酸镍可转化为氧化镍，具体的化学反应方程式为：2ni(no3)2=4no2 2nio o2，同时有ysz（钇稳定氧化锆）形成，进一步，氧化镍和ysz组成阳极材料，也即nio@ysz粉体，本技术通过熔盐法制备的nio@ysz粉体区别于传统烧结法制备的nio@ysz粉体，该粉体与乙醇溶剂匹配性高，适合用于丝网印刷以及喷涂工艺中使用的悬浮浆料。可以理解的是，通常为了把阴极材料负载到固态电解质表面，采用的是丝印技术，其中乙醇溶剂溶液是用于把阴极材料干粉体调制成浆料，这样方便丝印，而传统的烧结法制备的lasrcofe粉体与乙醇溶剂匹配性较低，这样就使得丝印效果不好，导致导电效果不好，而本技术克服了lasrcofe粉体与乙醇溶剂匹配性较低的问题，提高了导电性。
11.在上述技术方案中，熔盐溶剂的成分中，硝酸钠、硝酸钾和硝酸锂的摩尔比为1～4：1～5：1～3。
12.在该技术方案中，熔盐溶剂的成分中，硝酸钠、硝酸钾和硝酸锂的摩尔比为1～4：1～5：1～3，也即在配置熔盐溶剂的过程中按照摩尔进行配比，硝酸钠占1至4份，硝酸钾占1至5份，硝酸锂占1至3份，进一步的，硝酸钠、硝酸钾和硝酸锂的摩尔比为3：2：2，控制硝酸钠、硝酸钾和硝酸锂的摩尔比可以使得反应试剂更好的溶解在熔盐溶剂中，提高反应速率。在上述技术方案中，反应试剂的成分中，锆原子、钇原子和镍原子的摩尔比为100：4：400～800；或锆原子、钇原子和镍原子的摩尔比为100：4：500，通过控制反应试剂中锆原子、钇原子和镍原子的摩尔比，可以使得反应更加充分，使得阳极具有高分散性和高导电性的有益效果。
13.在上述技术方案中，在将熔盐溶剂和反应试剂在混料机上混料的步骤中，混料机的搅拌转速大于等于80r/min，且小于等于150r/min；例如混料机的搅拌转速等于100r/min或120r/min等，混料机的搅拌时间大于等于2h，且小于等于10h；例如，混料机的搅拌时间等于5h或7h等，混料机的混料温度大于等于90℃，且小于等于150℃，例如，混料机的混料温度等于110℃或130℃，通过控制混料机的搅拌转数、搅拌时间和混料温度，可以使得反应试剂的各个成分混料均匀，提高后期的反应速率，进而保证制备效率。
14.在上述技术方案中，将混合后的熔盐溶剂和反应试剂进行保温处理的步骤中，保温温度大于等于600℃，且小于等于720℃；例如，保温温度等于640℃或680℃；保温时间大于等于5h，且小于等于8h，例如，保温时间等于6h或7h，通过控制保温时间和保温温度可以确保反应试剂中的各组分充分反应，提高燃料电池的阳极材料的制备效率。
15.在上述技术方案中，在烘干的步骤中，烘干时长大于等于1h，且小于等于3h。例如，烘干时长等于2h，这样可以完全去除燃料电池的阳极材料中的水分，提高催化效率。
16.在上述技术方案中，反应试剂与熔盐溶剂的质量比大于等于5%，且小于等于60%。
17.本发明第二方面的技术方案提供了一种燃料电池的阳极材料，本发明提供的燃料电池的阳极材料是根据本发明第一方面任一项技术方案的燃料电池的阳极材料的制备方法制备而成。
18.本发明第三方面的技术方案提供了一种燃料电池阳极，本发明提供的燃料电池阳极是根据本发明第二方面技术方案的燃料电池的阳极材料制成的。
19.本发明第四方面的技术方案提供了一种燃料电池，本发明提供的燃料电池包括本发明第三方面技术方案的燃料电池阳极，可选的，燃料电池为固体氧化物燃料电池。
附图说明
20.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例一提供的燃料电池的阳极材料的制备方法的流程示意图；图2为本发明实施例二提供的燃料电池的阳极材料的制备方法的流程示意图；图3为本发明实施例三提供的燃料电池的阳极材料的制备方法的流程示意图；图4为本发明实施例四提供的燃料电池的阳极材料的制备方法的流程示意图；
图5为本发明实施例五提供的燃料电池的阳极材料的制备方法的流程示意图；图6为本发明实施例提供的燃料电池阳极的结构示意图；图7为本发明实施例提供的燃料电池的结构示意图。
23.其中，图6和图7中附图标记与部件名称之间的对应关系为：1燃料电池，12燃料电池阳极，122燃料电池阳极材料。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例一参见图1，本实施例提供一种燃料电池阳极材料的制备方法，包括如下步骤：s102：制备熔盐溶剂：其中，熔盐溶剂中硝酸钠的质量为100g，硝酸钾的质量为100g，硝酸锂的质量为100g；s104：制备反应试剂：其中，反应试剂的组成为0.1mol的硝酸锆、0.002mol的三氧化二钇、0.4mol的硝酸镍；s106：将熔盐溶剂与反应试剂混合，在混料机上进行混料，混料转速为80r/min，混料时间为2h，混料温度为90℃；s108：将混料装入氧化铝陶瓷罐中密封并放在马弗炉中加热至600℃，保温8h；s110：将步骤s108中得到的样品倒入清水中，通过离心、过滤、烘干得到微纳米燃料电池阳极材料。
26.实施例二参见图2，本发明另一实施例提供了一种燃料电池阳极材料的制备方法，包括如下步骤：s202：制备熔盐溶剂：其中，熔盐溶剂中硝酸钠的质量为400g，硝酸钾的质量为500g，硝酸锂的质量为300g；s204：制备反应试剂：其中，反应试剂的组成为0.1mol的硝酸锆、0.002mol的三氧化二钇、0.5mol的硝酸镍；s206：将熔盐溶剂与反应试剂混合，在混料机上进行混料，混料转速为100r/min，混料时间为5h，混料温度为110℃；s208：将混料装入氧化铝陶瓷罐中密封并放在马弗炉中加热至640℃，保温7h；s210：将步骤s208中得到的样品倒入清水中，通过离心、过滤、烘干得到微纳米燃料电池阳极材料。
27.实施例三参见图3，本发明提供一种燃料电池阳极材料的制备方法，包括如下步骤：s302：制备熔盐溶剂：其中，熔盐溶剂中硝酸钠的质量为200g，硝酸钾的质量为300g，硝酸锂的质量为300g；s304：制备反应试剂：其中，反应试剂的组成为0.1mol的硝酸锆、0.002mol的三氧
化二钇、0.7mol的硝酸镍；s306：将熔盐溶剂与反应试剂混合，在混料机上进行混料，混料转速为120r/min，混料时间为7h，混料温度为130℃；s308：将混料装入氧化铝陶瓷罐中密封并放在马弗炉中加热至680℃，保温6h；s310：将步骤s308中得到的样品倒入清水中，通过离心、过滤、烘干得到微纳米燃料电池阳极材料。
28.实施例四参见图4，本发明提供一种燃料电池阳极材料的制备方法，包括如下步骤：s402：制备熔盐溶剂：其中，熔盐溶剂中硝酸钠的质量为200g，硝酸钾的质量为200g，硝酸锂的质量为200g；s404：制备反应试剂：其中，反应试剂的组成为0.1mol的硝酸锆、0.002mol的三氧化二钇、0.8mol的硝酸镍；s406：将熔盐溶剂与反应试剂混合，在混料机上进行混料，混料转速为150r/min，混料时间为10h，混料温度为150℃；s408：将混料装入氧化铝陶瓷罐中密封并放在马弗炉中加热至720℃，保温5h；s410：将步骤s408中得到的样品倒入清水中，通过离心、过滤、烘干得到微纳米燃料电池阳极材料。
29.实施例一至实施例四的工艺条件及对应性能如下表表一所示：表一 实施例一至实施例四的工艺条件及对应性能
实施例一实施例二实施例三实施例四硝酸钠：硝酸钾：硝酸锂（摩尔比）1：1：14：5：32：3：32：2：2锆原子：钇原子：镍原子（摩尔比）100：4：400100：4：500100：4：700100：4：800混料转速（r/min）80100120150混料温度（℃）90110130150混料时间（h）25710马弗炉中加热温度（℃）600640680720马弗炉中加热时间（h）8765与乙醇溶剂匹配性（静置悬浮时间，min）715148
而传统的烧结法制备的nio@ysz粉体与乙醇溶剂匹配性一般（静置悬浮时间为5min）。
30.参见图5，本发明提供一种燃料电池的阳极材料的制备方法，包括如下步骤：s502：制备熔盐溶剂，其中，熔盐溶剂的成分包括硝酸钠、硝酸钾和硝酸锂；s504：制备反应试剂，其中，反应试剂的成分包括硝酸锆、三氧化二钇、硝酸镍；s506：将熔盐溶剂和反应试剂在混料机上混料；s508：将混合后的熔盐溶剂和反应试剂进行保温处理，以使反应试剂进行反应，并生成燃料电池的阳极材料；s510：通过离心、过滤、烘干的步骤分离出燃料电池的阳极材料。
31.本发明的燃料电池的阳极材料的制备方法，包括如下步骤，制备熔盐溶剂，制备反应试剂，然后将熔盐溶剂和反应试剂在混料机上混料，再将混合后的熔盐溶剂和反应试剂进行保温处理，以使反应试剂进行反应，并生成燃料电池的阳极材料，最后通过离心、过滤、
烘干的步骤分离出燃料电池的阳极材料。进一步，本技术熔盐溶剂的成分包括硝酸钠、硝酸钾和硝酸锂，反应试剂的成分包括硝酸锆、三氧化二钇、硝酸镍；本技术通过熔盐法制备的nio@ysz粉体区别于传统烧结法制备的nio@ysz粉体，该粉体与乙醇溶剂匹配性高，适合用于丝网印刷以及喷涂工艺中使用的悬浮浆料。可以理解的是，通常为了把阴极材料负载到固态电解质表面，采用的是丝印技术，其中乙醇溶剂溶液是用于把阴极材料干粉体调制成浆料，这样方便丝印，而传统的烧结法制备的lasrcofe粉体与乙醇溶剂匹配性较低，这样就使得丝印效果不好，导致导电效果不好，而本技术克服了lasrcofe粉体与乙醇溶剂匹配性较低的问题，提高了导电性。
32.在该实施例中，熔盐溶剂的成分中，硝酸钠、硝酸钾和硝酸锂的摩尔比为1～4：1～5：1～3，也即硝酸钠占熔盐溶剂的总质量的1份至4份，硝酸钾占熔盐溶剂的总质量的1份至5份，硝酸锂占熔盐溶剂的总质量的1份至3份，进一步的，硝酸钠、硝酸钾和硝酸锂的摩尔比为3：2：2，控制硝酸钠、硝酸钾和硝酸锂的摩尔比可以使得反应试剂更好的溶解在熔盐溶剂中，提高反应速率。
33.在该实施例中，反应试剂的成分中，锆原子、钇原子和镍原子的摩尔比为100：4：400～800，也即控制反应试剂的成分中，锆原子、钇原子和镍原子的原子比为100：4：400～800，通过控制反应试剂中锆原子、钇原子和镍原子的的原子比，可以使得阳极具有高分散性和高导电性的有益效果。进一步的，锆原子、钇原子和镍原子的摩尔比为100：4：500，在该实施例中，在将熔盐溶剂和反应试剂在混料机上混料的步骤中，混料机的搅拌转速大于等于80r/min，且小于等于150r/min；例如混料机的搅拌转速等于100r/min或120r/min等，混料机的搅拌时间大于等于2h，且小于等于10h；例如，混料机的搅拌时间等于5h或7h等，混料机的混料温度大于等于90℃，且小于等于150℃，例如，混料机的混料温度等于110℃或130℃，通过控制混料机的搅拌转数、搅拌时间和混料温度，可以使得反应试剂的各个成分混料均匀，提高后期的反应速率，进而保证制备效率。
34.在该实施例中，将混合后的熔盐溶剂和反应试剂进行保温处理的步骤中，保温温度大于等于600℃，且小于等于720℃；例如，保温温度等于640℃或680℃；保温时间大于等于5h，且小于等于8h，例如，保温时间等于6h或7h，通过控制保温时间和保温温度可以确保反应试剂中的各组分充分反应，提高燃料电池的阳极材料的制备效率。
35.在该实施例中，反应试剂与熔盐溶剂的质量比大于等于5%，且小于等于60%。
36.参见图6，本发明第三方面的实施例提供了一种燃料电池阳极12，本发明提供的燃料电池阳极12是根据本发明第二方面技术方案的燃料电池的阳极材料122制成的。
37.参见图7，本发明第四方面的实施例提供了一种燃料电池1，本发明提供的燃料电池1包括本发明第三方面技术方案的燃料电池阳极12。
38.进一步的，本发明的燃料电池1的阳极材料是根据实施例一至实施例四的燃料电池阳极材料的制备方法制备得到的阳极材料，实施例一至实施例四不同的制备方法得到的阳极材料对应电化学性能与稳定性数据如下表表二所示：表二 实施例一至实施例四不同的制备方法得到的阳极材料对应电化学性能与稳定性数据
实施例一实施例二实施例三实施例四硝酸钠：硝酸钾：硝酸锂（摩尔比）1：1：14：5：32：3：32：2：2
锆原子：钇原子：镍原子100：4：400100：4：500100：4：700100：4：800混料转速（r/min）80100120150混料温度（℃）90110130150混料时间（h）25710马弗炉中加热温度（℃）600640680720马弗炉中加热时间（h）8765电化学性能（rp阻抗值ωcm2）0.410.150.120.35稳定性（%/千小时）5.14.24.56.4
而通过传统的烧结法的粉体制备得到的燃料电池的电导率电化学性能rp阻抗值约0.5ωcm2）。
39.虽然本说明书包含许多具体实施细节，但是这些不应被解释为限制任何发明的范围或所要求保护的范围，而是主要用于描述特定发明的具体实施例的特征。本说明书内在多个实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中被组合实施。另一方面，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分开实施或以任何合适的子组合来实施。此外，虽然特征可以如上在某些组合中起作用并且甚至最初如此要求保护，但是来自所要求保护的组合中的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中去除，并且所要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变型。
40.类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应被理解为要求这些操作以所示的特定顺序执行或顺次执行、或者要求所有例示的操作被执行，以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施例中的各种系统模块和组件的分离不应被理解为在所有实施例中均需要这样的分离，并且应当理解，所描述的程序组件和系统通常可以一起集成在单个软件产品中，或者封装成多个软件产品。
41.由此，主题的特定实施例已被描述。其他实施例在所附权利要求书的范围以内。在某些情况下，权利要求书中记载的动作可以以不同的顺序执行并且仍实现期望的结果。此外，附图中描绘的处理并非必需所示的特定顺序或顺次顺序，以实现期望的结果。在某些实现中，多任务和并行处理可能是有利的。
42.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
43.以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。