權(quán)利要求書： 1.一種調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法，其特征在于，所述方法至少包括如下實施步驟：SS1.至少選擇一種現(xiàn)有陰極材料作為基礎(chǔ)材料，所述現(xiàn)有陰極材料為鈣鈦礦型氧化物，其化學(xué)式為A1?xBxMO3?δ，其中A、B為金屬元素或其混合，M為過渡金屬元素或其混合，x為

0?1之間的數(shù)值，δ為氧元素的空位數(shù)；

SS2.在所述基礎(chǔ)材料中摻入至少四種不同的金屬元素，制備形成高熵鈣鈦礦氧化物來降低陰極材料的熱膨脹系數(shù)并作為固體氧化物燃料電池的陰極材料，所述高熵鈣鈦礦氧化物的化學(xué)式為A1?xBx(M1yM2yM3yM4y)O3?δ，其中，A、B為金屬元素或其混合，M1、M2、M3、M4為四種不同的過渡金屬元素，y為0?0.25之間的數(shù)值，δ為氧元素的空位數(shù)，且步驟SS2在實施時至少包括如下子步驟：SS21.采用溶膠?凝膠法合成所述高熵鈣鈦礦氧化物的前驅(qū)體，包括：

a)將所述A、B、M1、M2、M3、M4對應(yīng)的硝酸鹽作為陽離子來源以一定的摩爾比加入到純凈水中，形成硝酸鹽溶液；

b)在加熱和攪拌的條件下，向操作a)中形成的所述硝酸鹽溶液中加入乙二胺四乙酸(EDTA)和檸檬酸(CA)作為絡(luò)合劑，使所有金屬離子與EDTA和CA形成為絡(luò)合物；

c)向操作b)中形成的絡(luò)合物溶液中加入適量的氨水作為pH調(diào)節(jié)劑，使所述絡(luò)合物溶液的pH值達到6?9之間；

d)繼續(xù)加熱和攪拌所述絡(luò)合物溶液，直到溶液蒸發(fā)為膠狀物；

e)將所述膠狀物放入干燥箱中干燥若干小時，得到所述前驅(qū)體；

SS22.采用固相反應(yīng)法合成所述高熵鈣鈦礦氧化物的粉末，包括：

f)將所述前驅(qū)體放入馬弗爐中，在5?10K/min的升溫速率下加熱到600?1000℃之間的溫度條件進行煅燒，并保持若干小時；

g)自然降溫后取出煅燒后的所述前驅(qū)體，并進行粉碎和篩分，得到所述高熵鈣鈦礦氧化物的粉末；

SS23.對制備的所述高熵鈣鈦礦氧化物的粉末進行包括熱膨脹系數(shù)測量在內(nèi)的性能測試，之后將所述高熵鈣鈦礦氧化物的粉末作為固體氧化物燃料電池的陰極材料，并與電解質(zhì)材料進行組裝和測試。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法，其特征在于，上述步驟SS1中，所述現(xiàn)有陰極材料為Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3?δ(BSCF)、La0.8Sr0.2MnO3?δ(LSM)或La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3?δ(LSCF)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法，其特征在于，上述步驟SS2中，選擇多個具有不同原子尺寸、電負性和氧化態(tài)的金屬元素摻入所述基礎(chǔ)材料中，這些元素將成為高熵鈣鈦礦氧化物的組成部分，通過仔細選擇元素的比例和組成，以實現(xiàn)所需的電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)，這包括確定金屬元素和氧元素之間的化學(xué)鍵類型和鍵強。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法，其特征在于，上述步驟SS2中，所摻入的至少四種不同的金屬元素為Mg、Ca、Zn、Ti、Sn、Al、Ga、In、Y、Zr、Nb、Ta、Bi中的至少四種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法，其特征在于，上述子步驟SS21的操作a)中，所述硝酸鹽溶液中元素A、B、M1、M2、M3、M4的摩爾比為A:B:M1:M2:M3:M4＝1:1:0.2:0.2:0.2:0.2。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法，其特征在于，上述子步驟SS21的操作b)中，所加入的乙二胺四乙酸(EDTA)和檸檬酸(CA)的摩爾比為EDTA:CA＝1:1或1:2。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法，其特征在于，上述子步驟SS21的操作c)中，所加入的氨水的量為使pH值達到7?8之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法，其特征在于，上述子步驟SS21的操作d)中，所述絡(luò)合物溶液在150?200℃的溫度條件下蒸發(fā)為膠狀物。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法，其特征在于，上述子步驟SS22的操作f)中，所述前驅(qū)體在800?900℃的溫度條件下煅燒若干小時。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法，其特征在于，上述子步驟SS22的操作g)中，所得到的高熵鈣鈦礦氧化物的粉末為經(jīng)過球磨和篩分后得到粒徑為1?10微米的均勻粉末。

說明書： 一種調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于固體氧化物燃料電池(SOFC)的陰極材料設(shè)計制備和儲能技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法，通過設(shè)計和調(diào)控陰極材料的結(jié)構(gòu)和原子排列方式即金屬?氧化學(xué)鍵，可有效調(diào)節(jié)SOFC陰極并使其具有較低的熱膨脹系數(shù)。背景技術(shù)[0002] 固體氧化物燃料電池(SolidOxideFuelCell，SOFC)是一種高效、環(huán)保的電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換裝置，它利用氧氣和燃料(通常是氫氣、天然氣、甲烷等)之間的電化學(xué)反應(yīng)可以將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。SOFC是一種燃料電池類型，其陰極是其中一個關(guān)鍵組成部分。SOFC具有高能量轉(zhuǎn)換效率、低排放、燃料靈活性等優(yōu)點，因此在發(fā)電、交通運輸、軍事應(yīng)用、航空航天等多個領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。[0003] SOFC的主要組成部分包括陰極、陽極和電解質(zhì)層，其中陰極是影響SOFC性能和穩(wěn)定性的關(guān)鍵組件。陰極是SOFC的一個極性，通常由氧化物材料制成，其主要功能是為電解質(zhì)層提供氧離子。在SOFC的工作過程中，陰極上的氧氣分子(O2)在高溫下接觸到電解質(zhì)表面，?然后被電化學(xué)反應(yīng)分解成氧離子(O2)，并釋放出四個電子(e?)。這些電子通過外部回路流向陽極，從而產(chǎn)生電流。而這些氧離子穿過電解質(zhì)層并在陽極處參與反應(yīng)，從而產(chǎn)生水和熱能。

[0004] 目前，SOFC陰極材料通常是稀土鎳酸鹽(例如，La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3?δ，縮寫為LSCF)或其他復(fù)合氧化物。這些陰極材料在高溫條件下具有良好的電子導(dǎo)電性和氧離子傳導(dǎo)性，能夠有效地促進氧還原反應(yīng)，并提高SOFC的功率密度和效率。然而，這些陰極材料也存在一個共同的問題，即其熱膨脹系數(shù)與配套使用的固體電解質(zhì)材料(通常是氧化鋯或氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯)之間存在差異，這種差異可能導(dǎo)致在高溫操作中產(chǎn)生較為嚴(yán)重的熱應(yīng)力問題，從而損害陰極與電解質(zhì)的結(jié)合并降低性能。具體來說，由于熱膨脹系數(shù)不匹配產(chǎn)生的熱應(yīng)力會降低材料的結(jié)合力、穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，并可能導(dǎo)致界面反應(yīng)、微裂紋、剝離等問題，嚴(yán)重影響電池的輸出性能和使用壽命。同時，由于熱膨脹系數(shù)不匹配還可能導(dǎo)致SOFC的頻繁維護和更換部件，這會增加維護成本和降低系統(tǒng)可用性。[0005] 陰極材料的晶體結(jié)構(gòu)和原子排列方式即金屬?氧化學(xué)鍵，對材料的熱膨脹系數(shù)會產(chǎn)生重大的影響。金屬?氧化學(xué)鍵是指在晶體結(jié)構(gòu)中金屬原子和氧原子之間形成的化學(xué)鍵，化學(xué)鍵的強度和鍵長度直接影響材料的熱膨脹系數(shù)。在晶體結(jié)構(gòu)中，化學(xué)鍵的強度決定了原子之間的連接程度。一般來說，強鍵通常會導(dǎo)致原子之間的連接更緊密，從而在加熱時抵抗膨脹，導(dǎo)致較低的熱膨脹系數(shù)。相反，弱鍵可能導(dǎo)致原子之間的連接較松散，使材料在加熱時更容易膨脹，從而產(chǎn)生較高的熱膨脹系數(shù)。此外，采用稠密排列的晶體結(jié)構(gòu)也有利于抑制熱振動，降低熱膨脹系數(shù)。[0006] 因此，如何通過設(shè)計和調(diào)控陰極材料的結(jié)構(gòu)和原子排列方式即金屬?氧化學(xué)鍵，調(diào)節(jié)SOFC陰極并使其具有較低的熱膨脹系數(shù)，從而與電解質(zhì)材料的熱膨脹系數(shù)相匹配，從而獲得較低的熱應(yīng)力、更高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性能，是當(dāng)前固體氧化物燃料電池陰極材料研發(fā)的重要目標(biāo)和亟待解決的技術(shù)問題。這不僅可以提高SOFC的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可靠性，還可以改善陰極材料的其他性能，如導(dǎo)電性、催化活性、氧離子傳輸性能等，同時還可以為陰極材料提供更多的功能性、可定制性和多樣性，從而滿足不同應(yīng)用場景和需求的要求。發(fā)明內(nèi)容[0007] (一)發(fā)明目的[0008] 針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷和不足，本發(fā)明旨在提供一種調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法，通過設(shè)計和調(diào)控陰極材料的結(jié)構(gòu)和原子排列方式即金屬?氧化學(xué)鍵，調(diào)節(jié)SOFC陰極并使其具有較低的熱膨脹系數(shù)，從而與電解質(zhì)材料的熱膨脹系數(shù)相匹配，從而獲得較低的熱應(yīng)力、更高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性能，不僅可以提高SOFC的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可靠性，還可以改善陰極材料的其他性能，如導(dǎo)電性、催化活性、氧離子傳輸性能等，同時還可以為陰極材料提供更多的功能性、可定制性和多樣性，從而滿足不同應(yīng)用場景和需求的要求。[0009] (二)技術(shù)方案[0010] 為實現(xiàn)該發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：[0011] 一種調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法，其特征在于，所述方法至少包括如下實施步驟：[0012] SS1.至少選擇一種現(xiàn)有陰極材料作為基礎(chǔ)材料，所述現(xiàn)有陰極材料為鈣鈦礦型氧化物，其化學(xué)式為A1?xBxMO3?δ，其中A、B為金屬元素或其混合，M為過渡金屬元素或其混合，x為0?1之間的數(shù)值，δ為氧元素的空位數(shù)；[0013] SS2.在所述基礎(chǔ)材料中摻入至少四種不同的金屬元素，制備形成高熵鈣鈦礦氧化物來降低陰極材料的熱膨脹系數(shù)并作為固體氧化物燃料電池的陰極材料，所述高熵鈣鈦礦氧化物的化學(xué)式為A1?xBx(M1yM2yM3yM4y)O3?δ，其中，A、B為金屬元素或其混合，M1、M2、M3、M4為四種不同的過渡金屬元素，y為0?0.25之間的數(shù)值，δ為氧元素的空位數(shù)，且步驟SS2在實施時至少包括如下子步驟：[0014] SS21.采用溶膠?凝膠法合成所述高熵鈣鈦礦氧化物的前驅(qū)體，包括：[0015] a)將所述A、B、M1、M2、M3、M4對應(yīng)的硝酸鹽作為陽離子來源以一定的摩爾比加入到純凈水中，形成硝酸鹽溶液；[0016] b)在加熱和攪拌的條件下，向操作a)中形成的所述硝酸鹽溶液中加入乙二胺四乙酸(EDTA)和檸檬酸(CA)作為絡(luò)合劑，使所有金屬離子與EDTA和CA形成為絡(luò)合物；[0017] c)向操作b)中形成的絡(luò)合物溶液中加入適量的氨水作為pH調(diào)節(jié)劑，使所述絡(luò)合物溶液的pH值達到6?9之間；[0018] d)繼續(xù)加熱和攪拌所述絡(luò)合物溶液，直到溶液蒸發(fā)為膠狀物；[0019] e)將所述膠狀物放入干燥箱中干燥若干小時，得到所述前驅(qū)體；[0020] SS22.采用固相反應(yīng)法合成所述高熵鈣鈦礦氧化物的粉末，包括：[0021] f)將所述前驅(qū)體放入馬弗爐中，在5?10K/min的升溫速率下加熱到600?1000℃之間的溫度條件進行煅燒，并保持若干小時；[0022] g)自然降溫后取出煅燒后的所述前驅(qū)體，并進行粉碎和篩分，得到所述高熵鈣鈦礦氧化物的粉末；[0023] SS23.對制備的所述高熵鈣鈦礦氧化物的粉末進行包括熱膨脹系數(shù)測量在內(nèi)的性能測試，之后將所述高熵鈣鈦礦氧化物的粉末作為固體氧化物燃料電池的陰極材料，并與電解質(zhì)材料進行組裝和測試。[0024] 優(yōu)選地，上述步驟SS1中，所述現(xiàn)有陰極材料為Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3?δ(BSCF)、La0.8Sr0.2MnO3?δ(LSM)或La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3?δ(LSCF)。[0025] 優(yōu)選地，上述步驟SS2中，選擇多個具有不同原子尺寸、電負性和氧化態(tài)的金屬元素摻入所述基礎(chǔ)材料中，這些元素將成為高熵鈣鈦礦氧化物的組成部分，通過仔細選擇元素的比例和組成，以實現(xiàn)所需的電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)，這包括確定金屬元素和氧元素之間的化學(xué)鍵類型和鍵強。[0026] 優(yōu)選地，上述步驟SS2中，所摻入的至少四種不同的金屬元素為Mg、Ca、Zn、Ti、Sn、Al、Ga、In、Y、Zr、Nb、Ta、Bi中的至少四種。[0027] 優(yōu)選地，上述子步驟SS21的操作a)中，所述硝酸鹽溶液中元素A、B、M1、M2、M3、M4的摩爾比為A:B:M1:M2:M3:M4＝1:1:0.2:0.2:0.2:0.2。[0028] 優(yōu)選地，上述子步驟SS21的操作b)中，所加入的乙二胺四乙酸(EDTA)和檸檬酸(CA)的摩爾比為EDTA:CA＝1:1或1:2。[0029] 優(yōu)選地，上述子步驟SS21的操作c)中，所加入的氨水的量為使pH值達到7?8之間。[0030] 優(yōu)選地，上述子步驟SS21的操作d)中，所述絡(luò)合物溶液在150?200℃的溫度條件下蒸發(fā)為膠狀物。[0031] 優(yōu)選地，上述子步驟SS22的操作f)中，所述前驅(qū)體在800?900℃的溫度條件下煅燒若干小時。[0032] 優(yōu)選地，上述子步驟SS22的操作g)中，所得到的高熵鈣鈦礦氧化物的粉末為經(jīng)過球磨和篩分后得到粒徑為1?10微米的均勻粉末。[0033] 優(yōu)選地，上述子步驟SS23中，所述電解質(zhì)材料為穩(wěn)定的氧化鋯。[0034] 優(yōu)選地，上述子步驟SS23中，將所述高熵鈣鈦礦氧化物的粉末作為固體氧化物燃料電池的陰極材料并與電解質(zhì)材料進行組裝和測試，通過在高溫條件下測試其性能，驗證其金屬?氧化物鍵的強度以及降低熱膨脹系數(shù)的效果。[0035] 優(yōu)選地，所選擇的現(xiàn)有陰極材料為Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3?δ，在其基礎(chǔ)上設(shè)計B位高熵鈣鈦礦氧化物Ba0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Cu0.2In0.2Nd0.2)O3?δ來降低陰極材料的熱膨脹系數(shù)并作為SOFC的陰極材料，具體為：[0036] 將Ba(NO3)2、Sr(NO3)2、Co(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Cu(NO3)2·3H2O、In(NO3)3·xH2O、Nd(NO3)3·6H2O作為陽離子來源以一定的摩爾比加入到純凈水中，在磁力加熱攪拌器上150?200℃加熱并攪拌的條件下形成硝酸鹽溶液；[0037] 待硝酸鹽溶液變透明后，加入乙二胺四乙酸(EDTA)和檸檬酸(CA)，并使所有金屬離子與EDTA和CA的摩爾比為1:2:4，使所有金屬離子與EDTA和CA形成絡(luò)合物；[0038] 向絡(luò)合物溶液中加入適量的氨水調(diào)節(jié)pH值為6?8；[0039] 繼續(xù)加熱和攪拌所述絡(luò)合物溶液，使其在200?250℃的溫度條件下蒸發(fā)形成為膠狀物；[0040] 將所述膠狀物放入干燥箱中，并在250?300℃的溫度條件下干燥5?24個小時得到前驅(qū)體；[0041] 將所述前驅(qū)體放入馬弗爐中，以5?10K/min的速率加熱到900?1000℃之間的溫度條件進行煅燒，并保持5?24h；[0042] 待自然降溫后取出所述前驅(qū)體，粉碎研磨及篩分處理后得到高熵鈣鈦礦氧化物Ba0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Cu0.2In0.2Nd0.2)O3?δ的粉末。[0043] 優(yōu)選地，所選擇的現(xiàn)有陰極材料為La0.8Sr0.2MnO3?δ，在其基礎(chǔ)上設(shè)計A位高熵鈣鈦礦氧化物(La0.2Nd0.2Sm0.2Cu0.2Sr0.2)MnO3?δ來降低陰極材料的熱膨脹系數(shù)并作為SOFC的陰極，具體為：[0044] 將La(NO3)3·6H2O、Nd(NO3)3·6H2O、Sm(NO3)3·6H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Sr(NO3)2、Mn(NO3)2·4H2O作為陽離子來源以一定的摩爾比加入到純凈水中，在磁力加熱攪拌器上120?180℃加熱并攪拌的條件下形成硝酸鹽溶液；

[0045] 待硝酸鹽溶液變透明后，加入乙二胺四乙酸(EDTA)和檸檬酸(CA)，并使所有金屬離子與EDTA和CA的摩爾比為1:1:3，使所有金屬離子與EDTA和CA形成絡(luò)合物；[0046] 向絡(luò)合物溶液中加入適量的氨水調(diào)節(jié)pH值為8?9；[0047] 繼續(xù)加熱和攪拌所述絡(luò)合物溶液，使其在100?120℃下蒸發(fā)為膠狀物；[0048] 將所述膠狀物放入干燥箱中，并在200?250℃下干燥10?24h形成前驅(qū)體；[0049] 將所述前驅(qū)體放入馬弗爐中，以1?10K/min的速率加熱到600?800℃之間的溫度條件進行煅燒，并保持10?24h；[0050] 待自然降溫后取出所述前驅(qū)體，粉碎研磨及篩分處理后得到高熵鈣鈦礦氧化物(La0.2Nd0.2Sm0.2Cu0.2Sr0.2)MnO3?δ的粉末。[0051] 優(yōu)選地，所選擇的現(xiàn)有陰極材料為La0.5Sr0.5CoO3?δ，在其基礎(chǔ)上設(shè)計B位高熵鈣鈦礦氧化物L(fēng)a0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Zr0.2Y0.2Bi0.2)O3?δ來降低陰極材料的熱膨脹系數(shù)并作為SOFC的陰極材料，具體為：[0052] 將La(NO3)3·6H2O、Sr(NO3)2、Co(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Zr(NO3)4·5H2O、Y(NO3)3·6H2O、Bi(NO3)3·5H2O作為陽離子來源以一定的摩爾比加入到純凈水中，在磁力加熱攪拌器上以100?150℃的溫度條件加熱并攪拌形成硝酸鹽溶液；[0053] 待硝酸鹽溶液變透明后，加入乙二胺四乙酸(EDTA)和檸檬酸(CA)，并使所有金屬離子與EDTA和CA的摩爾比為1:2:2，使所有金屬離子與EDTA和CA形成絡(luò)合物；[0054] 向絡(luò)合物溶液中加入適量的氨水調(diào)節(jié)pH值為6?9；[0055] 繼續(xù)加熱和攪拌所述絡(luò)合物溶液，使其在100?150℃下蒸發(fā)為膠狀物；[0056] 將所述膠狀物放入干燥箱中，并在200?250℃的溫度條件下干燥12?24個小時得到前驅(qū)體；[0057] 將所述前驅(qū)體放入馬弗爐中，以5?10K/min的速率加熱到600?1000℃之間的溫度條件進行煅燒，并保持10?24h；[0058] 待自然降溫后取出所述前驅(qū)體，粉碎研磨及篩分處理后得到高熵鈣鈦礦氧化物L(fēng)a0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Zr0.2Y0.2Bi0.2)O3?δ粉末。[0059] (三)技術(shù)效果[0060] 同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法，具有以下有益且顯著的技術(shù)效果：[0061] (1)降低熱膨脹系數(shù)：高熵鈣鈦礦氧化物的設(shè)計策略允許引入多個不同的金屬元素，這些元素具有不同的原子尺寸、電負性和氧化態(tài)。通過仔細選擇和組合這些金屬元素，可以實現(xiàn)一種晶體結(jié)構(gòu)，其中金屬?氧化物鍵的鍵強度和鍵長度適度變化。這種調(diào)節(jié)可以導(dǎo)致較低的陰極材料熱膨脹系數(shù)，使其更適合高溫應(yīng)用，如固體氧化物燃料電池(SOFC)的陰極材料。[0062] (2)提高材料穩(wěn)定性：高熵鈣鈦礦氧化物的復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)和多元素取代可以提高材料的穩(wěn)定性。這有助于減少熱膨脹引起的結(jié)構(gòu)損傷和界面降解，從而延長材料的壽命和性能。[0063] (3)提高導(dǎo)電性能：一些高熵氧化物可能具有優(yōu)良的離子和電子導(dǎo)電性能，這對于SOFC等電化學(xué)應(yīng)用非常重要。高導(dǎo)電性有助于降低電阻損失，提高電池的效率。[0064] (4)多功能性和可定制性：高熵氧化物的設(shè)計允許材料科學(xué)家靈活地選擇材料的組成和晶體結(jié)構(gòu)，以滿足特定應(yīng)用的要求。這種多功能性和可定制性使其適用于各種高溫應(yīng)用，如能源轉(zhuǎn)換、催化和傳感器等。[0065] (5)新材料探索：高熵鈣鈦礦氧化物的設(shè)計開辟了新的材料研究領(lǐng)域?？茖W(xué)家可以探索各種元素組合和晶體結(jié)構(gòu)，以發(fā)現(xiàn)具有獨特性質(zhì)和潛在應(yīng)用的新材料。[0066] (6)通過高熵鈣鈦礦氧化物的設(shè)計來調(diào)節(jié)金屬?氧化物鍵，可以實現(xiàn)較低的陰極熱膨脹系數(shù)，并具有改善材料穩(wěn)定性、提高導(dǎo)電性能、多功能性、可定制性和新材料探索的優(yōu)點。這使得高熵氧化物在高溫應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用潛力。附圖說明[0067] 圖1所示為高熵氧化物的分子結(jié)構(gòu)示意圖；[0068] 圖2所示為本發(fā)明的調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法實施流程示意圖；[0069] 圖3所示為以Ba0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Cu0.2In0.2Nd0.2)O3?δ為陰極的SOFC在不同溫度下的I?曲線圖；[0070] 圖4所示為以(La0.2Nd0.2Sm0.2Cu0.2Sr0.2)MnO3?δ為陰極的SOFC在不同溫度下的I?曲線圖；[0071] 圖5所示為以La0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Zr0.2Y0.2Bi0.2)O3?δ為陰極的SOFC在不同溫度下的I?曲線圖。具體實施方式[0072] 為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、技術(shù)方案作進一步的具體描述，給出本發(fā)明的一個實施例。[0073] 實施例1：[0074] 結(jié)合圖2所示本發(fā)明的調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法實施流程。通過在傳統(tǒng)陰極材料Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3?δ的基礎(chǔ)上設(shè)計B位高熵鈣鈦礦氧化物Ba0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Cu0.2In0.2Nd0.2)O3?δ來降低陰極材料的熱膨脹系數(shù)，作為SOFC的陰極。合成方法如下：將Ba(NO3)2、Sr(NO3)2、Co(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Cu(NO3)2·3H2O、In(NO3)3·xH2O、Nd(NO3)3·6H2O作為陽離子來源以一定的摩爾比加入到純凈水中，形成硝酸鹽溶液。在磁力加熱攪拌器上150?200℃加熱并攪拌。待硝酸鹽溶液變透明后，加入乙二胺四乙酸(EDTA)和檸檬酸(CA)。所有金屬離子與EDTA和CA的摩爾比為1:2:4。加入適量的氨水調(diào)節(jié)pH值為6?8。等溶液在200?250℃下蒸發(fā)為膠狀物后，放入干燥箱中250?300℃下干燥5?24個小時得到前驅(qū)體。將前驅(qū)體放入馬弗爐中，以5?10K/min的速率加熱到900?1000℃并保持5?24h，自然降溫。研磨煅燒后粉末得到Ba0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Cu0.2In0.2Nd0.2)O3?δ粉末。制備的Ba0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Cu0.2In0.2Nd0.2)O3?δ和傳統(tǒng)的Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3?δ的熱膨脹系數(shù)對比如表1所示；制備的Ba0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Cu0.2In0.2Nd0.2)O3?δ陰極在以SDC為電解質(zhì)的SOFC中的電池性能如圖3所示。

[0075] 表1Ba0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Cu0.2In0.2Nd0.2)O3?δ和Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3?δ的熱膨脹系數(shù)對比[0076] 材料名稱 熱膨脹系數(shù)(10?6/K)Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3?δ 19.242

Ba0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Cu0.2In0.2Nd0.2)O3?δ 9.493

[0077] 實施例2：[0078] 結(jié)合圖2所示本發(fā)明的調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法實施流程。通過在傳統(tǒng)陰極材料La0.8Sr0.2MnO3?δ的基礎(chǔ)上設(shè)計A位高熵鈣鈦礦氧化物(La0.2Nd0.2Sm0.2Cu0.2Sr0.2)MnO3?δ來降低陰極材料的熱膨脹系數(shù)，作為SOFC的陰極。合成方法如下：La(NO3)3·6H2O、Nd(NO3)3·6H2O、Sm(NO3)3·6H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Sr(NO3)2、Mn(NO3)2·4H2O作為陽離子來源以一定的摩爾比加入到純凈水中，形成硝酸鹽溶液。在磁力加熱攪拌器上120?180℃加熱并攪拌。待硝酸鹽溶液變透明后，加入乙二胺四乙酸(EDTA)和檸檬酸(CA)。所有金屬離子與EDTA和CA的摩爾比為1:1:3。加入適量的氨水調(diào)節(jié)pH值為8?9。等溶液在100?120℃下蒸發(fā)為膠狀物后，放入干燥箱中200?250℃下干燥10?24個小時得到前驅(qū)體。將前驅(qū)體放入馬弗爐中，以1?10K/min的速率加熱到600?800℃并保持10?24h，自然降溫。研磨煅燒后粉末得到(La0.2Nd0.2Sm0.2Cu0.2Sr0.2)MnO3?δ粉末。制備的

(La0.2Nd0.2Sm0.2Cu0.2Sr0.2)MnO3?δ和傳統(tǒng)陰極材料La0.8Sr0.2MnO3?δ的熱膨脹系數(shù)對比如表2所示；以(La0.2Nd0.2Sm0.2Cu0.2Sr0.2)MnO3?δ為陰極的SOFC的輸出功率性能如圖4。

[0079] 表2(La0.2Nd0.2Sm0.2Cu0.2Sr0.2)MnO3?δ和傳統(tǒng)陰極材料La0.8Sr0.2MnO3?δ的熱膨脹系數(shù)對比[0080] ?6材料名稱 熱膨脹系數(shù)(10 /K)

La0.8Sr0.2MnO3?δ 12.011

(La0.2Nd0.2Sm0.2Cu0.2Sr0.2)MnO3?δ 8.419

[0081] 實施例3：[0082] 結(jié)合圖2所示本發(fā)明的調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法實施流程。通過在傳統(tǒng)陰極材料La0.5Sr0.5CoO3?δ的基礎(chǔ)上設(shè)計B位高熵鈣鈦礦氧化物L(fēng)a0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Zr0.2Y0.2Bi0.2)O3?δ來降低陰極材料的熱膨脹系數(shù)，作為SOFC的陰極。合成方法如下：La(NO3)3·6H2O、Sr(NO3)2、Co(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Zr(NO3)4·5H2O、Y(NO3)3·6H2O、Bi(NO3)3·5H2O作為陽離子來源以一定的摩爾比加入到純凈水中，形成硝酸鹽溶液。

在磁力加熱攪拌器上100?150℃加熱并攪拌。待硝酸鹽溶液變透明后，加入乙二胺四乙酸(EDTA)和檸檬酸(CA)。所有金屬離子與EDTA和CA的摩爾比為1:2:2。加入適量的氨水調(diào)節(jié)pH值為6?9。等溶液在100?150℃下蒸發(fā)為膠狀物后，放入干燥箱中200?250℃下干燥12?24個小時得到前驅(qū)體。將前驅(qū)體放入馬弗爐中，以5?10K/min的速率加熱到600?1000℃并保持

10?24h，自然降溫。研磨煅燒后粉末得到La0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Zr0.2Y0.2Bi0.2)O3?δ粉末。制備的La0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Zr0.2Y0.2Bi0.2)O3?δ和傳統(tǒng)陰極材料La0.5Sr0.5CoO3?δ的熱膨脹系數(shù)對比如表3所示；以La0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Zr0.2Y0.2Bi0.2)O3?δ為陰極的SOFC的輸出功率性能如圖5。

[0083] 表3La0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Zr0.2Y0.2Bi0.2)O3?δ和傳統(tǒng)陰極材料La0.5Sr0.5CoO3?δ熱膨脹系數(shù)對比[0084] ?6材料名稱 熱膨脹系數(shù)(10 /K)

La0.5Sr0.5CoO3?δ 22.145

La0.5Sr0.5(Co0.2Fe0.2Zr0.2Y0.2Bi0.2)O3?δ 8.854

[0085] 本發(fā)明的調(diào)節(jié)固體氧化物燃料電池陰極熱膨脹系數(shù)的方法，其工作原理為：高熵氧化物的設(shè)計旨在通過引入多個不同金屬元素來調(diào)節(jié)金屬和氧化學(xué)鍵的鍵強。這種設(shè)計策略的關(guān)鍵在于引入多元素取代，以實現(xiàn)多樣性和復(fù)雜性，從而改變材料的電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)?？梢杂行У恼{(diào)節(jié)金屬和氧化學(xué)鍵鍵強，具體如下：[0086] (1)混合金屬元素：高熵氧化物通常由多個不同的金屬元素組成，而不是像傳統(tǒng)材料那樣僅含有一個或兩個金屬元素。這些混合金屬元素可以具有不同的電負性和化學(xué)性質(zhì)，因此它們之間的鍵強可能會有所不同。[0087] (2)多氧化態(tài)：不同金屬元素可能具有不同的氧化態(tài)，這意味著它們能夠以不同的方式與氧形成氧化物鍵。引入多個具有不同氧化態(tài)的金屬元素可以在材料中引入不同類型的氧化物鍵。[0088] (3)晶格畸變：引入多個不同金屬元素可能導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的畸變，這可以影響金屬?氧化物鍵的鍵長和鍵強?；兙Ц窠Y(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致一些鍵更緊密，而另一些則更松散。[0089] (4)電子結(jié)構(gòu)：不同金屬元素的電子結(jié)構(gòu)可以影響它們與氧之間的相互作用。一些金屬元素具有未配對電子，而另一些具有不同的電子填充殼層，這會影響鍵的性質(zhì)。[0090] (5)摻雜和取代：除了引入多種金屬元素之外，高熵氧化物還可以通過摻雜或取代來引入其他元素。這些額外的元素可以在晶體結(jié)構(gòu)中引入雜質(zhì)或附加的鍵，從而影響金屬?氧化物鍵的性質(zhì)。[0091] 因此，可以通過合理的元素組成，對金屬?氧化學(xué)鍵進行調(diào)節(jié)，使鍵能變強，獲得具有較低熱膨脹系數(shù)的陰極材料，使之與具有較低熱膨脹系數(shù)的電解質(zhì)材料匹配。[0092] 通過上述實施例，完全有效地實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。該領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解本發(fā)明包括但不限于附圖和以上具體實施方式中描述的內(nèi)容。雖然本發(fā)明已就目前認為最為實用且優(yōu)選的實施例進行說明，但應(yīng)知道，本發(fā)明并不限于所公開的實施例，任何不偏離本發(fā)明的功能和結(jié)構(gòu)原理的修改都將包括在權(quán)利要求書的范圍中。