[發明專利]基于火焰合成的質子傳導中溫燃料電池電解質及制備方法

在審

• 申請號: 202210479916.4
• 申請日: 2022-05-05
• 公開（公告）號: CN115055067A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 李水清;伍澤赟;張易陽;靳星;雷舒婷;宋民航
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01F21/10
• 分類號: B01F21/10;B01F21/00;B01F31/80;B01F35/92;H01M8/1016;B01F101/59
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 付麗麗;袁文婷

1.一種基于火焰合成的質子傳導中溫燃料電池電解質的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

將按照BaCe_0.7Zr_0.1Y_0.1Yb_0.1O_3-δ質子導體電解質材料的化學組成所稱取的Ba²⁺、Ce³⁺、Zr⁴⁺、Y³⁺、Yb³⁺離子相應化學計量比的金屬無機鹽溶質溶解于有機溶液，得到混合金屬離子溶液；

將所述混合金屬離子溶液放置在50℃～70℃水浴加熱的條件下，進行超聲溶解，形成上層透明下層沉淀的分層混合金屬離子溶液；

對所述分層混合金屬離子溶液不斷攪拌，并向所述分層混合金屬離子溶液中滴加氨水以調節所述分層混合金屬離子溶液pH值，使所述分層混合金屬離子溶液中的沉淀完全消失，得到澄清混合金屬離子溶液；

將所述澄清混合金屬離子溶液放置在50℃～70℃水浴加熱條件下，經超聲處理后獲得質子導體電解質的混合金屬離子前驅物溶液；

將所述混合金屬離子前驅物溶液霧化形成微米級的前驅物溶液小液滴，并噴入旋流穩定的火焰場中進行反應，生成納米級的BaCe_0.7Zr_0.1Y_0.1Yb_0.1O_3-δ質子導體電解質粉體。

2.根據權利要求1所述的基于火焰合成的質子傳導中溫燃料電池電解質的制備方法，其特征在于，

所述金屬無機鹽溶質包括含有Ba²⁺離子的無機鹽溶質、含有Ce³⁺離子的無機鹽溶質、含有Zr⁴⁺離子的無機鹽溶質、含有Y³⁺離子的無機鹽溶質和含有Yb³⁺離子的無機鹽溶質；其中，

所述含有Ba²⁺離子的無機鹽溶質為硝酸鋇或醋酸鋇；

所述含有Ce³⁺離子的無機鹽溶質為硝酸鈰或醋酸鈰；

所述含有Zr⁴⁺離子的無機鹽溶質為硝酸鋯或醋酸鋯或正丙醇鋯；

所述含有Y³⁺離子的無機鹽溶質為硝酸釔或醋酸釔；

所述含有Yb³⁺離子的無機鹽溶質為硝酸鐿和醋酸鐿。

3.根據權利要求1所述的基于火焰合成的質子傳導中溫燃料電池電解質的制備方法，其特征在于，

所述有機溶液為體積比為1：1～4：1的丙酸和異丙醇的混合溶液；和/或，

所述有機溶液的燃燒焓大于21.5kJ/mL。

4.根據權利要求1所述的基于火焰合成的質子傳導中溫燃料電池電解質的制備方法，其特征在于，

所述氨水的濃度為25wt％～28wt％；和/或，

所述氨水在所述分層混合金屬離子溶液中的體積分數為15vol％～30vol％。

5.根據權利要求1所述的基于火焰合成的質子傳導中溫燃料電池電解質的制備方法，其特征在于，

所述分層混合金屬離子溶液的pH值調節至6.0～7.0。

6.根據權利要求1所述的基于火焰合成的質子傳導中溫燃料電池電解質的制備方法，其特征在于，

所述混合金屬離子前驅物溶液的金屬離子總濃度為0.1mol/L～1.0mol/L。

7.根據權利要求1所述的基于火焰合成的質子傳導中溫燃料電池電解質的制備方法，其特征在于，

在將所述混合金屬離子前驅物溶液霧化形成微米級的前驅物溶液小液滴的過程中，采用的霧化方式為氣流霧化；和/或，

所述前驅物溶液小液滴的平均粒徑為5微米～30微米。

8.根據權利要求1所述的基于火焰合成的質子傳導中溫燃料電池電解質的制備方法，其特征在于，

所述火焰場的溫度為1100℃～1800℃。