[发明专利]一种LST-SDC-NCAL复合材料和应用、单层燃料电池及其制备方法

说明书

本发明属于固体氧化物燃料电池技术领域，特别涉及一种LST‑SDC‑NCAL复合材料、单层燃料电池及其制备方法和应用。本发明提供了一种LST‑SDC‑NCAL复合材料，包括均匀混合的化学组成为La_0.25Sr_0.75Ti₁O_3‑δ的LST组分、化学组成为Ce_0.8Sm_0.2O_2‑x的SDC组分和化学组成为Ni_0.8Co_0.15Al_0.05LiO_2‑y的NCAL组分；所述LST组分、SDC组分和NCAL组分的质量比为(1～5)：(3～5)：(1～5)；δ、x和y为使化合物保持电中性的值。本发明提供的LST‑SDC‑NCAL复合材料，电极与电解质之间无分层现象，且具有良好的功率输出。

技术领域

本发明属于固体氧化物燃料电池技术领域，特别涉及一种LST-SDC-NCAL复合材料和应用、单层燃料电池及其制备方法。

背景技术

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转化为电能的发电装置，具有能量转化效率高、清洁无污染、燃料适应性强等优点。传统固体氧化物燃料电池的膜电极组件由阳极、电解质以及阴极三层组成。由于电极与电解质层的热膨胀系数不同，电极极易剥离电解质层。为了降低电解质与电极之间热膨胀系数的差异，研究人员通常采用催化剂与离子导体的复合材料作为电极[Changrong Xia and MeilinLiu.Low temperature SOFC based on Gd_0.1Ce_0.9O_1.95 fabricated by dry pressing,Solid State Ionics,2001,144:249-255]。但是由于电极材料与电解质材料不完全相同，仍然不可避免分层现象。朱等人[Bin Zhu,Ying Ma,Xiaodi Wang,et.al.,A fuel cellwith a single component functioning simultaneously as the electrodes andelectrolyte,Electrochemistry Communications,2011,13,225-227]提出一种单层燃料电池结构，其阳极、电解质与阴极材料相同，因此可有效避免膜电极分层现象，但是该单层燃料电池的阳极、电解质与阴极孔隙率相同，不利于电极内气体传输，功率输出低。

因此，寻求一种能够解决电极与电解质之间由于热膨胀系数不匹配导致的分层现象，且具有良好的功率输出的固体氧化物燃料电池的膜电极材料，具有重要的经济意义和产业价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种LST-SDC-NCAL复合材料，电极与电解质之间无分层现象，且具有良好的功率输出；本发明还提供了一种LST-SDC-NCAL复合材料的制备方法和应用。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种LST-SDC-NCAL复合材料，包括均匀混合的LST组分、SDC组分和NCAL组分；所述LST组分、SDC组分和NCAL组分的质量比为(1～5)：(3～5)：(1～5)；

所述LST组分的化学组成为La_0.25Sr_0.75Ti₁O_3-δ，所述SDC组分的化学组成Ce_0.8Sm_0.2O_2-x，所述NCAL组分的化学组成为Ni_0.8Co_0.15Al_0.05LiO_2-y，δ、y和z为使化合物保持电中性的值。

优选的，所述LST组分由包括以下步骤的方法制备得到：