[发明专利]一种超声波辅助溶胶凝胶法制备磷灰石型复合固体电解质陶瓷材料的方法

说明书

一种超声波辅助溶胶凝胶法制备磷灰石型复合固体电解质陶瓷材料的方法，涉及固体电解质陶瓷材料制备技术领域。称取La(NO₃)₃·6H₂O、Ba(NO₃)₂、C₈H₂₀O₄Si、C₁₆H₃₆O₄Ti、蒸馏水、柠檬酸和乙二醇；搅拌使固体颗粒充分溶解，然后滴入氨水调节pH值；将调配好的溶液放在超声波清洗机里超声使其溶液混合均匀，再转移至数显集热式磁力搅拌器上搅拌，直至成凝胶状；将搅拌完成的凝胶取出后放于干燥箱中干燥，然后取出，磨碎，放于马沸炉中预烧。钡、钛金属元素掺杂改善了磷灰石电解质的可烧结性，并且在1500℃下可以实现电解质的致密化烧结。

技术领域

本发明涉及固体电解质陶瓷材料制备技术领域，具体是涉及一种超声波辅助溶胶凝胶法制备磷灰石型复合固体电解质陶瓷材料的方法。

背景技术

固体燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFCs)的本质是一种将燃料中难以使用的化学能或使用效率非常低的化学能转化为人们能够方便使用的电能。固体燃料电池的内部是由很多的小电池通过连接而成的。每个小电池的主要结构为阴极、阳极、点击分离器和电解质，及连接体共同构造而成。在固体氧化物燃料电池中，最重要的就是电解质，大部分是由氧化物陶瓷制成，这些陶瓷一般电性能比较优秀。在SOFCs中，之所以电解质非常重要，是因为它是作为一种通道，连接电极，使电极之间能够传导电子，所以对于SOFCs的电解质陶瓷制作材料的要求非常严格。

固体燃料电池的大致的工作过程，首先是燃料从阳极进入，在阳极发生反应，释放出能量，转化成电流，为外界的电子元器件提供电能，而在内部承担起电子交流的就是电解质。氧气由阴极进入，提供氧离子。在内部经过电解质交换电子，所以对于电解质的导电性能要求很高。

过去三十年来，固体氧化物燃料电池(SOFCs)由于其超高的转化效率(约80％，包括热量)，环境优势和潜力而备受关注。然而，所设计的高成本已成为SOFC技术商业化的障碍，因此需要开发优质材料以便设计更经济可行的系统。本发明也正是为了探究以Ba²⁺和Ti⁴⁺掺杂硅酸镧体系来提高固体硅酸镧电解质的电性能的可行性。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种超声波辅助溶胶凝胶法制备磷灰石型复合固体电解质陶瓷材料的方法。获得的磷灰石型复合固体电解质陶瓷材料具有优良的导电性能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种超声波辅助溶胶凝胶法制备磷灰石型复合固体电解质陶瓷材料的方法，步骤如下：

①、按照目标样品Ba_x/3La_10-x/3Si_6-yTi_yO_27±δ的化学计量比，称取La(NO₃)₃·6H₂O、Ba(NO₃)₂、C₈H₂₀O₄Si、C₁₆H₃₆O₄Ti，加入100ml蒸馏水中，然后加入柠檬酸和乙二醇；

②、使用玻璃棒持续搅拌，使溶液中的固体颗粒充分溶解，然后滴入适量的氨水，调节pH值至4～6；

③、将调配好的溶液放在超声波清洗机里超声2小时，使其溶液混合均匀，再转移至数显集热式磁力搅拌器上搅拌，直至成凝胶状；