[发明专利]一种燃料电池及燃料电池的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池及燃料电池的制作方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池由于具有能源转化效率高和污染排放少的优势，吸引了广泛的关注和研究，在过去的几十年中获得了快速的发展。但是，固体氧化物燃料电池长期以来面临高温材料和高造价的挑战，例如最普遍使用的电解质钇稳定的二氧化锆，它需要在800-1000℃高温下才能产生足够的电导率。由于其电解质氧离子电导率的限制，固体氧化物燃料电池至今还没有商业化。因此当前固体氧化物燃料电池的研究主要趋势为低温化操作，以解决高温操作难以解决的众多技术难题。

近年来的研究中，科学家一方面开发在低温有足够高离子电导率的新材料，尝试用纳米技术改进固体氧化物燃料电池材料的导电特性，希望达到降低固体氧化物燃料电池工作温度的目的。在另一方面,发展可应用于低温条件的两相复合功能材料也成为一个重要的策略。例如，L.Fan等报道了掺杂氧化铈-碳酸盐两相复合电解质材料体现出优异的离子导电性能和低温催化活性，在300℃低温下该类电解质的导电率可达0.1S/cm,而传统的固体氧化物燃料电池要在1000℃下才能达到同样水平。B.Zhu等提出了一种基于半导体离子导体复合纳米材料的新型无电解质燃料电池，该器件摒弃了电解质隔离阳极阴极的复杂结构，将阳极阴极电解质集于一体形成“三合一”电池。这种燃料电池能够在低温300-600℃下操作并获得优异输出功率。此外，S.Tao最新报道了一种半导体α-LiFeO₂与绝缘体γ-LiAlO₂通过固相反应法合成的纳米复合材料，在650℃的氢气或空气气氛中获得了0.50S cm^-1的离子电导率。

上述研究中，无电解质燃料电池作为一种新型的电池技术开拓了一个全新的科学前沿领域。自然纳米技术选择无电解质燃料电池为2011年研究的亮点报道并命名为:“三合一”。这种燃料电池技术避免了电池组件之间反应的可能性以及其它各种高温和结构复杂的局限性，把复杂高成本的电化学器件的制造变为简单的低成本机械制造，将实现燃料电池的商业化。选择合适的材料制作无电解质燃料电池是非常重要的课题。

综上可知，燃料电池的制作材料是当前该领域的重要研究课题，现有技术中的燃料电池普遍存在制作材料昂贵，不易获得的技术问题。

发明内容

本发明通过提供一种燃料电池及燃料电池的制作方法，解决了现有技术中燃料电池普遍存在的制作材料昂贵，且不易获得的技术问题。

一方面，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种燃料电池，所述燃料电池的阴极、阳极和中间层被压制成陶瓷片；所述中间层位于所述阴极和所述阳极之间；

其中，所述中间层由赤铁矿材料制备，所述赤铁矿材料包括的成分及重量百分比为：Fe₂O₃大于60％、SiO₂大于15％、CaSiO₄和CaCO₃的总量大于5％。

可选的，所述中间层具体为：所述赤铁矿材料；或所述赤铁矿材料与镧锶钴铁氧化物形成的第一复合材料；或所述赤铁矿材料与镧铈镨氧化物形成的第二复合材料。

可选的，当所述中间层为所述赤铁矿材料时，所述阴极为所述赤铁矿材料与镧锶钴铁氧化物按1:1的体积比制备的混合物；所述阳极为所述赤铁矿材料与镍钴铝锂氧化物按1:1的体积比制备的混合物；当所述中间层为所述第一复合材料时，所述阴极和所述阳极均为镍钴铝锂氧化物与泡沫镍形成的电极材料；当所述中间层为所述第二复合材料时，所述阴极和所述阳极均为镍钴铝锂氧化物与泡沫镍形成的电极材料。

另一方面，提供了一种燃料电池的制作方法，包括：

研磨赤铁矿材料为粉末状，所述赤铁矿材料包括的成分及重量百分比为：Fe₂O₃大于60％、SiO₂大于15％、CaSiO₄和CaCO₃的总量大于5％；

用粉末状的所述赤铁矿材料制备中间层材料；

将阴极材料、阳极材料和所述中间层材料压制成陶瓷片；所述中间层材料位于所述阴极材料和所述阳极材料之间。