[發明專利]一種錫酸鋇基復相電解質材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201510870455.3
• 申請日: 2015-12-02
• 公開（公告）號: CN105428677B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 王延忠;董英鴿;張國祥;劉煒;常青;胡勝亮;楊金龍
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/1016
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發明公開了一種錫酸鋇基復相電解質材料及其制備方法，屬于陶瓷材料技術領域。本發明利用Zn和Y共摻雜的方式，獲得易燒結、高電導率和化學穩定性BaSn_0.5Y_0.46Zn_0.04O_2.73為基體；通過溶膠?凝膠與球磨相結合的方法使第二相Ce_0.8Sm_0.2O_2.9均勻包裹在BaSn_0.5Y_0.46Zn_0.04O_2.73的表面，獲得具有核殼結構的納米復相材料。基于兩相界面的質子和氧離子快速傳導機理，獲得易燒結、高穩定性和高電導率的質子/氧離子共傳導BaSn_0.5Y_0.46Zn_0.04O_2.73/Ce_0.8Sm_0.2O_2.9復相電解質材料。

技術領域

本發明屬于陶瓷材料技術領域，特別涉及高導電性復相電解質材料及其制備方法。

背景技術

固體氧化物燃料電池（SOFCs）作為一種全固態高效、清潔、環境友好的能源轉換裝置，其廣闊的應用前景受到人們的高度關注，被譽為最有前景的新能源技術之一。然而，目前固體氧化物燃料電池還存在一些重大科學和技術問題亟待解決，如較高的工作溫度(800－1000 ℃)，這增加了材料選擇難度和制造成本，降低了燃料電池的使用壽命，嚴重制約了SOFCs的商業化發展。因此，提高固體電解質材料的電導率，使其在300~600 ℃時達到0.01~0.1 S cm^-1，是高性能SOFCs的基本要求之一，也是SOFCs商業化需要解決的關鍵問題之一。

傳統的SOFC電解質材料，如Y摻雜ZrO₂需要在1000℃高溫下電導率才能達到0.1 Scm^-1，而摻雜CeO₂（如Sm或Gd摻雜CeO₂）在800℃下電導率可達到0.1 S cm^-1，但該材料在低氧分壓條件下，存在電子導電，這抑制了其在SOFC的應用。

鈣鈦礦型質子導體材料被認為是一種理想的中低溫SOFCs的電解質材料。摻雜的BaCeO₃材料因其在中低溫下具有較高的質子電導率而受到廣泛的關注，然而，在600 ℃以下，其在高濃度含量的CO₂和H₂O長期穩定性是一個問題，而摻雜BaZrO₃在CO₂和H₂O下具有非常好的化學穩定性、力學性能和高晶粒電導率，但該材料的難燒結性和高晶界電阻妨礙了該材料的實際應用。