[實用新型]一種固體氧化物燃料電池電解質膜及固體氧化物燃料電池

有效

• 申請號: 201520988761.2
• 申請日: 2015-12-03
• 公開（公告）號: CN205231183U
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 龐勝利;沈湘黔;潘鐵政;范景波;趙程;馮玉華
• 申請（專利權）人: 蘇州攀特電陶科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/1253
• 分類號: H01M8/1253
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 汪青;仇波

技術領域

本實用新型屬于燃料電池領域，涉及一種燃料電池的部件，具體涉及一種固體氧化物燃料電池電解質膜及固體氧化物燃料電池。

背景技術

固體氧化物燃料電池作為一種能夠直接將化學能轉化為電能的能量轉化裝置由于兼具能量轉化效率高、燃料適用廣泛等優點受到人們廣泛關注。如日本TOTO株式會社在申請號為201280016340.2的發明專利中通過在電解質中摻雜一部分氧化鋁開發出了一種能夠穩定工作90000小時固體氧化物燃料電池；美國LG燃料電池系統公司在申請號為201280045198.4和201280045187.6的發明專利中對燃料電池的系統進行了優化。

然而，到目前為止固體氧化物燃料電池發電的成本仍然較高，這主要與現有固體氧化物燃料電池生產和運行成本較高有關。現有固體氧化物燃料電池大多仍然采用傳統的氧化釔穩定氧化鋯(YSZ)為電解質，工作溫度在750℃-1000℃。在如此高的溫度下長時間工作會導致電池各組件材料之間的副反應，電極微結構由于燒結而受到破壞等問題。除此之外，較高的工作溫度使得固體氧化物燃料電池各組件可選的材料非常有限，不能采用成本相對低廉的密封和電極材料。

降低固體氧化物燃料電池的工作溫度到300-750℃溫度范圍有望顯著緩解上述問題，被普遍認為是實現其實用化的有效途徑。然而，固體氧化物燃料電池工作溫度的降低也會導致其輸出功率顯著衰減的問題。其中傳統的YSZ電解質氧離子電導活化能較高，隨著溫度的下降電解質離子傳導電阻顯著增加，已成為制約固體氧化物燃料電池中低溫化的關鍵因素之一。

實用新型內容

本實用新型目的是為了克服現有技術的不足而提供了一種結構改進的固體氧化物燃料電池電解質膜。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種固體氧化物燃料電池電解質膜，所述電解質膜包括交替設置的第一電解質單元和第二電解質單元，所述第一電解質單元由氧離子導體相構成，所述第二電解質單元由質子導體相構成。

優選地，所述第一電解質單元和所述第二電解質單元分別有多個。

根據本發明的一個具體且優選方面，所述第一電解質單元與所述第二電解質單元均為長條狀，且其長度延伸方向與所述電解質膜的厚度方向垂直。進一步地，所述第一電解質單元的長度等于電解質膜的一條邊的寬度，所述第一電解質單元的厚度和所述第二電解質單元的厚度均等于電解質膜的厚度。

根據本發明的又一具體且優選方面，所述多個第一電解質單元和所述多個第二電解質單元沿著所述的電解質膜所在平面的長度方向和寬度方向交替排列。所述第一電解質單元和所述第二電解質單元的厚度等于所述電解質膜的厚度，所述第一電解質單元和所述第二電解質單元的長和寬分別為1～30微米。優選地，所述第一電解質單元和所述第二電解質單元的長和寬分別為2～20微米，更優選為2～10微米。

根據本發明，所述多個第一電解質單元的大小、形狀可以相同或不同；所述多個第二電解質單元的大小可以相同或不同，所述第一電解質單元與所述第二電解質單元的大小、形狀可以相同或不同。作為優選，所述多個第一電解質單元、第二電解質單元的大小、形狀均相同。

優選地，所述電解質膜通過3D打印機打印而成。

根據本實用新型，所述氧離子導體相和質子導體相是已知的，可以采用本領域常用的那些，沒有特別限制。例如，質子導體相可以為BaZr_0.1Ce_0.7Y_0.2O_3-δ(BZCY)，氧離子導體相可以為Gd_0.1Ce_0.9O_1.95(GDC10)、Gd_0.2Ce_0.8O_1.9(GDC20)、Sm_0.1Ce_0.9O_1.95(SDC10)和Sm_0.2Ce_0.8O_1.9(SDC20)中的一種或幾種組成的混合物。