[发明专利]一种中低温复合电解质及其制备方法和利用这种电解质的燃料电池

权利要求书

1.一种中低温复合电解质，其特征在于，所述的中低温复合电解质由质量含量为10％-50％的三元碳酸盐和50％-90％的掺杂氧化铈组成，其中所述的三元碳酸盐为“锂/钠/钾”的三元碳酸盐，其中锂元素∶钠元素∶钾元素的摩尔比为40～50∶30～40∶20～30；所述的掺杂氧化铈是钐掺杂氧化铈、钆掺杂氧化铈或者钇掺杂氧化铈，其中掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1.5∶4、1～1.2∶4、0.5～1.5∶4。

2.根据权利要求1所述的一种中低温复合电解质，其特征在于，所述的中低温复合电解质由质量含量为25％-35％的三元碳酸盐和65％-75％的掺杂氧化铈组成。

3.根据权利要求1所述的一种中低温复合电解质，其特征在于，所述的三元碳酸盐为“锂/钠/钾”的三元碳酸盐，其中锂元素∶钠元素∶钾元素的摩尔比为40～45∶30～34∶20～25。

4.根据权利要求1所述的一种中低温复合电解质，其特征在于，所述的掺杂氧化铈是钐掺杂氧化铈、钆掺杂氧化铈或者钇掺杂氧化铈，其中掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1∶4、1～1.2∶4、0.8～1∶4。

5.一种制备如权利要求1所述的一种中低温复合电解质的方法，其特征在于，按照下述步骤制备：

(1)分别将掺杂元素的氧化物和硝酸铈溶于硝酸，形成金属离子溶液，其中掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1.5∶4、1～1.2∶4、0.5～1.5∶4，再将上述金属离子溶液加到草酸水溶液中，形成自色前驱体草酸盐沉淀物，搅拌，过滤，干燥，在700-800℃下煅烧1-4小时，制得掺杂氧化铈；

(2)将碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾按照锂元素∶钠元素∶钾元素为40～50∶30～40∶20～30的摩尔比取料，机械混合，在480-520℃之间加热，使其熔融，然后进行冷却，形成三元碳酸盐；

(3)将质量含量为50％-90％的掺杂氧化铈和质量含量为10％-50％的三元碳酸盐进行机械混合，然后将混合物进行煅烧，煅烧温度为500-700℃，煅烧时间为0.5-3小时。

6.根据权利要求5所述的一种制备如权利要求1所述的一种中低温复合电解质的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1∶4、1～1.2∶4、0.8～1∶4。

7.根据权利要求5所述的一种制备如权利要求1所述的一种中低温复合电解质的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的锂元素∶钠元素∶钾元素的摩尔比为40～45∶30～34∶20～25。

8.根据权利要求5所述的一种制备如权利要求1所述的一种中低温复合电解质的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的三元碳酸盐的质量含量为25％-35％，掺杂氧化铈的质量含量为65％-75％。

9.一种利用如权利要求1所述的一种中低温复合电解质的燃料电池，包括混合阳极、混合阴极、电解质、在混合阳极的外侧设置的带有气体进出口的阳极气体腔室、在混合阴极的外侧设置的带有气体进出口的阴极气体腔室、通过阳极气体进出口与所述的阳极气体腔室连接的阳极气体回路、通过阴极气体进出口与所述的阴极气体腔室连接的阴极气体回路和用于与外部电路连接的连通电路，其特征在于，所述电解质为中低温复合电解质，所述的中低温复合电解质由质量含量为10％-50％的三元碳酸盐和50％-90％的掺杂氧化铈组成，其中所述的三元碳酸盐为“锂/钠/钾”的三元碳酸盐，其中锂元素∶钠元素∶钾元素的摩尔比为40～50∶30～40∶20～30；所述的掺杂氧化铈是钐掺杂氧化铈、钆掺杂氧化铈或者钇掺杂氧化铈，其中掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1.5∶4、1～1.2∶4、0.5～1.5∶4，所述的中低温复合电解质设置在混合阳极和混合阴极之间，所述的混合阳极由镍和所述中低温复合电解质组成，所述的混合阴极由锂化氧化镍和所述中低温复合电解质组成。

10.根据权利要求9所述的一种利用如权利要求1所述的一种中低温复合电解质的燃料电池，其特征在于，所述阳极气体腔室中通有燃料气体，其为氢气、肼、氨、甲醇、乙醇或者煤气中的至少一种；所述阴极气体腔室中通有氧化性气体，其为二氧化碳和氧气或者二氧化碳和空气的混合气体，混合气体中二氧化碳与氧气或者空气的体积比为1～5。