[发明专利]中高温碳-空气电池

权利要求书

1.中高温碳-空气电池，由固体氧化物燃料电池(2)、CO₂分离膜(1)与碳燃料(3)组成；固体氧化物燃料电池是一端封闭的管式固体氧化物燃料电池，碳燃料(3)放置在管式固体氧化物燃料电池(2)内部，CO₂分离膜(1)密封在固体氧化物燃料电池(2)的开口端；碳-空气电池以碳为燃料，空气中的氧气为氧化气发生电化学反应。

2.根据权利要求1所述的碳-空气电池，其特征在于固体氧化物燃料电池(2)的构型是阳极支撑型、电解质支撑型或阴极支撑型中的一种；固体氧化物燃料电池(2)由阳极(2-1)、电解质(2-2)和阴极(2-3)三层组成；其阳极(2-1)在电池管内部，阴极(2-3)在电池管外部，电解质(2-2)层在阳极(2-1)与阴极(2-3)之间。

3.根据权利要求2所述的碳-空气电池，其特征在于固体氧化物燃料电池的电解质(2-2)为稳定氧化锆、掺杂氧化铈或者掺杂镓酸镧中的一种或者两者及两者以上的结合；结合方式为混合或者为多层叠加。

4.根据权利要求2所述的碳-空气电池，其特征在于固体氧化物燃料电池阳极(2-1)为电解质(2-2)与Ni、Pt、Ag、Ru、Fe、Cu金属单质中的一种或者多种的混合物，其中金属单质占混合物的质量分数为10-90％；或者是钙钛矿材料。

5.根据权利要求2所述的碳-空气电池，其特征在于固体氧化物燃料电池阴极(2-3)为La_0.8Sr_0.2MnO₃、La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O₃、Ba_0.5Sr_0.5Co_0.8Fe_0.2O、La₂NiO₄、PrBaCoO₅、Pt、Ag-Sm_0.2Ce_0.8O_1.9或Ag-La_0.8Sr_0.2MnO₃中的一种与电解质(2-2)的混合物，其中电解质材料占混合物的质量分数为0-90％。

6.根据权利要求1所述的碳-空气电池，其特征在于碳-空气电池的操作温度为500～900℃。

7.根据权利要求1所述的碳-空气电池，其特征在于CO₂分离膜(1)为无机物材料，为碳酸盐与高温氧离子导体的混合物压制而成；其中碳酸盐占混合物的质量分数为20-80％。

8.根据权利要求1所述的碳-空气电池，其特征在于所述的碳酸盐至少为Li₂CO₃、NaCO₃或K₂CO₃中的一种；所述的高温氧离子导体至少为SDC、GDC或YSZ中的一种。

9.根据权利要求1所述的的碳-空气电池，其特征在于燃料碳为木炭、竹炭、活性炭、焦炭、无定形碳、粉末状煤或石墨中的任意一种或者几种组合。