[发明专利]一种锶掺杂的中温固体氧化物燃料电池电解质

说明书

本发明公开了一种锶掺杂的中温固体氧化物燃料电池电解质，该电解质的化学式为Bi_6.85Sr_0.15WO_13.5‑δ，其是以(NH₄)₆H₂W₁₂O₄₀·xH₂O、Bi(NO₃)₃·5H₂O、Sr(NO₃)₂及柠檬酸为原料，采用溶胶凝胶‑自蔓延燃烧法制备而成。本发明所得电解质在中温下具有较高的电导率，其在空气气氛下、700℃时的离子电导率达到0.037 S/cm，能够适应目前对于中低温SOFC电解质材料的要求。

技术领域

本发明属于燃料电池领域，具体涉及一种锶掺杂的中温固体氧化物燃料电池电解质。

背景技术

随着全球对能源的需求日益扩大，世界各国政府逐渐重视环境恶化的问题，传统的能源体系将无法适应社会对高效、清洁、安全、经济的能源体系的要求，能源的发展将面临巨大的挑战。而燃料电池是一种直接将燃料的化学能转换为电能的发电装置，具有能量转化效率高、污染小的特点。在这一背景下，燃料电池受到了全世界各国的重视，得到了长足的发展。

在各种燃料电池中，固体氧化物燃料电池（SOFC）具有能量转换效率高、成本低、长期稳定性好的特点，尤其可以使用各种含碳的化石燃料，可以很容易与现有能源资源供应体系兼容。且在能量转换过程中燃料不直接燃烧，极大地提高了能量转化效率，避免或减少了有毒气体以及粉尘等污染物的产生。SOFC的工作温度在500℃~1000℃，其副产品是高品质的热和水蒸气，在热-电联供的情况下，能量利用率可以高达80%左右，具有清洁、高效的特点。

目前已经被商业应用的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，如电极致密化、连接体材料要求高以及电池密封性能不好等，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，而电解质作为SOFC中最为核心的部分，电解质材料若能在相对低的温度下获得良好的性能，则可以获得理想的中温SOFC。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锶掺杂的中温固体氧化物燃料电池电解质，该电解质具有良好中温电导率，可有效降低燃料电池的工作温度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锶掺杂的中温固体氧化物燃料电池电解质，其化学式为Bi_6.85Sr_0.15WO_13.5-δ。

所述锶掺杂的中温固体氧化物燃料电池电解质的制备方法包括以下步骤：

1）按Bi_6.85Sr_0.15WO_13.5-δ的化学计量比分别称取(NH₄)₆H₂W₁₂O₄₀·xH₂O与Bi(NO₃)₃·5H₂O、Sr(NO₃)₂，并按金属阳离子与柠檬酸的摩尔比为1:1.5称取柠檬酸；

2）将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶解在质量浓度为60%-68%的硝酸中，制得硝酸铋溶液；

3）将(NH₄)₆H₂W₁₂O₄₀·xH₂O、Sr(NO₃)₂和柠檬酸分别加入超纯水中溶解，得到溶液A、B、C；