[发明专利]一种中温固体氧化物燃料电池复合电解质及其制备方法

说明书

本发明提供一种中温固体氧化物燃料电池复合电解质及其制备方法，所述复合电解质的组成按质量分数计为97%Ce_0.8Gd_0.2O_1.9，3% Bi_1.55La_0.45O₃。采用硝酸盐凝胶燃烧法和固相反应法制备一种高电导率中温固体氧化物燃料电池电解质，相对致密度达到100%；该电解质在空气气氛下700℃时离子电导率高达0.02S/cm。

技术领域

本发明属于电池用的电解质领域，具体涉及一种中温固体氧化物燃料电池复合电解质及其制备方法。

背景技术

在传统能源日益枯竭和工业废气继续恶化环境的今天,开发清洁、高效的新能源迫在眉睫。固体氧化物燃料电池(SOFC)作为21世纪最有前景的能源装置之一,其开发和研究对人类社会的发展发挥着重要作用。固体氧化物燃料电池（SOFC）通过直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置，由于没有燃烧和机械过程，极大地提高了能量转化效率，避免或减少了NOx、SOx、CO、CO₂以及粉尘等污染物的产生；固体氧化物燃料电池具有燃料适应性广、能量转换效率高、全固态、模块化组装、零污染等优点，可以直接使用氢气、 一氧化碳、天然气、液化气、煤气及生物质气等多种碳氢燃料。在大型集中供电、中型分电和小型家用热电联供等民用领域作为固定电站，以及作为船舶动力电源、交通车辆动力电源等移动电源，都有广阔的应用前景。

传统SOFC的工作温度必须在800℃以上的运行温度才有较高的输出功率，高的运行温度不仅对电池的连接密封具有非常高的要求，而且加速电池部件间的副反应的发生，电池性能衰减速率增大，使电池的成本居高不下，大大限制了SOFC的商业化发展。因此，要使SOFC商业化发展，就要降低SOFC工作温度，开发中低温SOFC已成为必然趋势。在SOFC系统中，电解质是电池的核心，电解质的性能直接决定着SOFC电池的工作温度和性能。传统的电解质已无法适用于中低温条件，因此就必须寻求在中低温下具有高电导率的电解质。本发明的电解质在中低温的使用条件下具有高电导率，从而满足中温SOFC电解质的要求。

发明内容

为了提高中温固体氧化物燃料电池电解质的性能，采用硝酸盐凝胶燃烧法和固相反应法制备新型97%Ce_0.8Gd_0.2O_1.9-3% Bi_1.55La_0.45O₃复合电解质，其相对致密度达到100%；在空气气氛下700℃时电导率为0.02S/cm，高于用相同硝酸盐凝胶燃烧法制备的常用电解质Ce_0.8Gd_0.2O_1.9的电导率。

97%Ce_0.8Gd_0.2O_1.9-3% Bi_1.55La_0.45O₃复合电解质的制备方法如下：

1.Bi_1.55La_0.45O₃的制备方法为：

1） 按Bi_1.55La_0.45O₃化学计量比称取原料Bi₂O₃,La₂O₃。

2） 将Bi₂O₃和La₂O₃混合球磨24h；

3） 将球磨后的混合物在800±10℃下煅烧24±0.1h,得到最终产物。

2.Ce_0.8Gd_0.2O_1.9的制备方法为：