[发明专利]一种镱掺杂铈酸锶‑碱金属盐共熔体复合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体燃料电池材料的开发领域，特别涉及一种能够用作固体燃料电池的镱掺杂铈酸锶-碱金属盐共熔体复合物及其制备方法。

背景技术

固体燃料电池能够清洁高效地将化学能直接转化为电能，其在环境保护方面有着巨大的潜力，而目前固体燃料电池的工作温度高，一般在1000℃以上，而中温燃料电池的工作温度在800℃左右，因此能否开发出在较低温度下具有高电导率的电解质是发展中温燃料电池的关键。

目前，研究发现镱掺杂SrCeO₃电解质在高温下具有优良的质子导电性，但是其电导率通常在10^-4～10^-3S·cm^-1，如何使其电导率提高到10^-2S·cm^-1以上，以便使其能够应用于燃料电池是本领域探究的热点，现有技术中存在采用低价阳离子Y³⁺、Yb³⁺、Lu³⁺、Eu³⁺及Tm³⁺取代Ce⁴⁺来改善SrCeO₃电解质电化学性能的方法，然而，这种方式对提高的幅度有限。

因此，亟待开发一种在中温条件下具有良好电化学性能，而且制备方法简便易行的固体燃料电池电解质。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：将镱掺杂铈酸锶与碱金属盐共熔体进行复合，得到的复合物用作固体燃料电池电解质能够显著降低固体燃料电池的工作温度，而且由其组装成的固体燃料电池的输出功率密度、电导率显著增大，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，本发明提供一种镱掺杂铈酸锶-碱金属盐共熔体复合物，其中，所述镱掺杂铈酸锶的化学组成为SrCe_(1-x)Yb_xO_3-α，其中，0.01≤x≤0.20，0.005≤α≤0.1；所述碱金属盐共熔体为碱金属盐酸盐共熔体。

第二方面，本发明还提供一种制备上述镱掺杂铈酸锶-碱金属盐共熔体复合物的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将镱掺杂铈酸锶与碱金属盐共熔体混合，混合充分后压制成特定形状，得到复合物前体；

步骤2，煅烧步骤1得到的复合物前体，制得镱掺杂铈酸锶-碱金属盐共熔体复合物。

第三方面，本发明还提供上述第一方面所述镱掺杂铈酸锶-碱金属盐共熔体或根据第二方面所述方法制得的镱掺杂铈酸锶-碱金属盐共熔体用作固体燃料电池的用途。

附图说明

图1示出实施例1～3制得样品的XRD图谱；

图2示出实施例1制得样品的表面形貌电镜图；

图3示出实施例1制得样品的断面形貌电镜图；

图4示出实施例2制得样品的表面形貌电镜图；

图5示出实施例2制得样品的断面形貌电镜图；

图6示出实施例3制得样品的表面形貌电镜图；

图7示出实施例3制得样品的断面形貌电镜图；

图8示出实施例1～3制得样品在500～700℃下，干燥氮气气氛中的电导率结果；

图9示出以实施例1制得的复合物组装成H₂/O₂燃料电池，在700℃条件下的I-V-P关系图；

图10示出以实施例2制得的复合物组装成H₂/O₂燃料电池，在700℃条件下的I-V-P关系图；

图11示出以实施例3制得的复合物组装成H₂/O₂燃料电池，在700℃条件下的I-V-P关系图。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

以下详述本发明。

根据本发明第一方面，提供一种镱掺杂铈酸锶-碱金属盐共熔体复合物，其特征在于，所述镱掺杂铈酸锶的化学组成为SrCe_(1-x)Yb_xO_3-α，其中，0.01≤x≤0.20，0.005≤α≤0.1；所述碱金属盐共熔体为碱金属盐酸盐共熔体。

在本发明所述复合物中，镱掺杂铈酸锶与碱金属盐共熔体的重量比为(2～9):1，优选为4:1。