[发明专利]一种氧离子传导的中温固体氧化物燃料电池电解质

说明书

本发明属于固体电解质的制备领域，具体涉及一种氧离子传导的中温固体氧化物燃料电池电解质。本发明采用硝酸盐凝胶燃烧法制备一种中温固体氧化物燃料电池电解质，电解质为Ce_0.87La_0.11Ni_0.02O_2‑α‑Bi_1.55La_0.45O₃复合电解质，其中0＜α≤0.075。其相对致密度达到98%以上；该电解质在空气气氛下700℃时离子电导率达到1.88×10^‑2S/cm。

技术领域

本发明属于固体电解质的制备领域，具体涉及一种氧离子传导的中温固体氧化物燃料电池电解质。

背景技术

随着全球工业的发展及人口的迅速增长，地球上的资源将越来越短缺。而传统的发电方式大多是由石油、天然气等化石能源中的化学能通过燃烧转化为热能，再由热能推动机械设备产生机械能，最终转换为电能。这种能源转换不但受到卡诺循环的限制，还会产生大量粉尘、二氧化碳、氮氧化物和硫化物等有害物质及噪音。因此寻求一种能源转换效率高和环境友好的新能源技术是目前相关能源部门致力发展的关键。固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效转化为电能的装置，由于没有燃烧和机械过程，极大地提高了能量转化效率，避免或减少了污染物的产生，并且其副产品是高品质的热与水蒸气，可用来热–电联供，是一种重要的能源装置。

传统的SOFC的工作温度一般都在1000℃，在如此高的温度下工作使得SOFC存在许多问题：电极致密化、连接体材料要求高以及电池密封性能不好等，以此大大增加了SOFC的成本，限制了其商业发展。为了SOFC商业化发展就必须将其工作温度降低到中低温，而电解质作为SOFC中最为核心的部分，电解质材料若能在中低温度下具有高的电导率，则可以获得中温理想的SOFC，所以必须开发新型电解质材料。本发明的电解质材料在中温工作条件下可以获得高的电导率，以满足目前所需的能使用于中温SOFC的电解质材料。

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新型Ce_0.87La_0.11Ni_0.02O_2-α(CLNO)-Bi_1.55La_0.45O₃(LSB)复合电解质，其相对致密度达到98%以上；在空气气氛下700℃时电导率为1.88×10^-2S/cm。

制备方法：

1.Ce_0.87La_0.11Ni_0.02O_2-α(0<α≤0.075)(CLNO)的制备方法为：

1）按照化学计量比准确称量原料Ce(NO₃)₃·6H₂O、La(NO₃)₃·nH₂O、Ni(NO₃)₃·6H₂O，络合剂柠檬酸按[n(CA):n(金属阳离子)=1.5:1]称量；

2）Ce(NO₃)₃·6H₂O、La(NO₃)₃·nH₂O、Ni(NO₃)₃·6H₂O和柠檬酸分别用去离子水溶解，混合以上溶液并搅拌均匀；

3）滴加氨水（氨水浓度为15wt%-20wt%）调节pH值为7。

4）将步骤3）得到混合溶液放入搅拌器中加热至45℃，在45℃下连续搅拌，并在搅拌过程中通过加氨水，使溶液的pH值保持在7，直至形成凝胶；