[發(fā)明專利]一種中溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910906345.6
• 申請(qǐng)日: 2019-09-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110581295A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭開(kāi)萍;連志翔;宋星寶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M8/10
• 分類號(hào): H01M8/10;H01M8/1016
• 代理公司: 35100 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 蔡學(xué)俊

本發(fā)明公開(kāi)了一種中溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)及其制備方法。采用溶膠凝膠?燃燒法制備出一種中溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)，該電解質(zhì)在空氣氣氛下，700℃時(shí)的電導(dǎo)率可達(dá)0.006 S/cm，滿足中溫固體氧化物燃料電池對(duì)電解質(zhì)材料的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體氧化物燃料電池材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)及其制備方法。

背景技術(shù)

能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，世界范圍內(nèi)仍然以化石能源(煤炭、石油、天然氣)為主要能源資源(比例高達(dá)約80%)，中國(guó)化石能源的比例更高(約90%)，其中煤炭現(xiàn)在和未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍然是中國(guó)最主要的能源來(lái)源。現(xiàn)階段煤炭利用過(guò)程中，燃煤發(fā)電又是最主要的利用形式，煤電占中國(guó)電力的比例高(約80%)，因此，提高煤電效率、降低污染非常重要。固體氧化物燃料電池是一種將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置，具有能量轉(zhuǎn)化效率高、污染小的特點(diǎn)。這一背景下，燃料電池受到了全世界各國(guó)的重視，得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。

目前已經(jīng)被商業(yè)應(yīng)用的SOFC的工作溫度一般都在1000℃，在如此高的溫度下工作使得SOFC存在許多問(wèn)題：電極致密化、連接體材料要求高以及電池密封性能不好等，以此大大增加了SOFC的成本限制了其商業(yè)發(fā)展。為了SOFC商業(yè)化發(fā)展就必須將其工作溫度降低，而電解質(zhì)作為SOFC中最為核心的部分，電解質(zhì)材料若能在相對(duì)低的溫度下獲得良好的性能，則可以獲得中溫理想的SOFC。傳統(tǒng)的電解質(zhì)材料已經(jīng)不適用于中溫環(huán)境下工作，所以必須開(kāi)發(fā)新型電解質(zhì)材料以適應(yīng)目前對(duì)于中溫SOFC電解質(zhì)材料的要求。

溶膠—凝膠法作為低溫或溫和條件下合成無(wú)機(jī)材料的重要方法，在化學(xué)合成中占有重要地位，該方法可以使得反應(yīng)物在分子水平上進(jìn)行均勻的混合。一般認(rèn)為溶膠—凝膠體系中組分的擴(kuò)散在納米范圍內(nèi)，而固相反應(yīng)時(shí)組分?jǐn)U散是在微米范圍內(nèi)。與固相反應(yīng)相比，溶膠—凝膠法化學(xué)反應(yīng)更容易進(jìn)行；另外，溶膠凝膠法制得樣品粒徑分布均勻，并且可以通過(guò)控制反應(yīng)條件控制粒徑，并制得不同的微觀結(jié)構(gòu)，從而影響樣品的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種中溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)及其制備方法。該電解質(zhì)在空氣氣氛下，700℃時(shí)的電導(dǎo)率可達(dá)0.006 S/cm，滿足中溫固體氧化物燃料電池對(duì)電解質(zhì)材料的要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

采用溶膠凝膠法制備Sr_0.55Na_0.45SiO_2.775。

（一）Sr_0.55Na_0.45SiO_2.775粉末的制備：

1）按Sr_0.55Na_0.45SiO_2.775的化學(xué)計(jì)量比稱取Sr(NO)₂ 、NaNO₃、正硅酸四乙酯(SiC₈H₁₂O₈)，并按金屬陽(yáng)離子與EDTA、檸檬酸的摩爾比為1:1:1.5稱取EDTA和檸檬酸；

2）用質(zhì)量濃度為10%-20%的氨水溶液將EDTA溶解；

3）將NaNO₃、Sr(NO₃)₂和檸檬酸分別加入到蒸餾水中進(jìn)行溶解；

4）按體積比V(SiC₈H₁₂O₈):V(C2H5OH)=1:3將正硅酸四乙酯溶于無(wú)水乙醇；

5）將步驟3）所得的硝酸鹽溶液依次倒入步驟4）所得溶液中，然后向溶液中逐滴加入步驟2）所得溶液，再滴入檸檬酸溶液，并向溶液中質(zhì)量逐滴加入濃度為15%-20%的氨水，以調(diào)節(jié)溶液pH值為7；