[发明专利]氧离子传导中温固体氧化物燃料电池电解质的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧离子传导中温固体氧化物燃料电池电解质的制备方法，属于电池电解质的制备领域。本发明采用Sr(NO₃)₂、KNO₃、正硅酸四乙酯、GeO₂和柠檬酸为主要原料，经溶胶‑凝胶燃烧法制得所述电解质。本发明制得的电解质在干燥空气气氛下700℃时电导率达到0.021S/cm，具有十分有效降低燃料电池工作温度的特点，适合运用在中低温固体氧化物燃料电池电解质。

技术领域

本发明属于燃料电池电解质的制备领域，具体涉及一种氧离子传导中温固体氧化物燃料电池电解质的制备方法。

背景技术

能源是人类发展过程中的主要资源，它对人类的衣、食、住、行等方面具有决定性的影响。目前世界上的主要能源还是以化石能源（煤炭、天然气、石油）为主。由于传统化石能源的储备有限以及所带来的全球生态环境污染，世界各国纷纷采取切实措施保护环境、开发新能源。我国是一个能源消费大国，能源紧张问题尤为突出，更迫切需要开发高效利用燃料的相关技术和方法。

固体氧化物燃料电池（SOFC）能够将存在于燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能。燃料电池与传统电池的不同之处在于它的燃料和氧化剂并不是储存在电池内部，而是来自外部的供给，只要不断地向其提供燃料和氧化剂，就可以不断地发电。由于在反应过程中不涉及燃烧，它可以高效地将燃料中的化学能转变为电能，同时大大降低污染物的排放。SOFC的工作温度在500℃~1000℃，其副产物是高品质的热和水蒸气，在热电联供的情况下，能量利用率高达80%左右，是一种清洁高效的能源系统。因此，燃料电池被认为是21世纪最具前途的高效、节能、环保的发电方式。

传统的SOFC工作温度在1000℃左右，高温运行环境容易使电极与电解质、电极与双极板间发生界面反应，造成电池性能的衰减，影响电池的使用寿命。同时还对密封和连接材料提出苟刻的要求，大大减少材料的选择范围，严重提高了制造成本，制约了SOFC的商业化发展。因此，SOFC工作温度的降低可有效地降低系统的成本并提高稳定性。为实现中低温化目的，需要研究探索在中低温条件下氧离子传导率高的新型固体电解质材料。本发明的氧离子电解质材料在中低温工作条件下可以获得高的电导率，以满足目前所需的能使用于中低温SOFC的电解质材料。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种氧离子传导中温固体氧化物燃料电池电解质的制备方法。本发明制得的电解质在干燥空气气氛下700℃时电导率达到0.021S/cm，具有十分有效降低燃料电池工作温度的特点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氧离子传导中温固体氧化物燃料电池电解质的制备方法，所述电解质的化学式为Sr_0.8K_0.2Si_0.5Ge_0.5O_2.9，其制备方法具体包括以下步骤：

（一）Sr_0.8K_0.2Si_0.5Ge_0.5O_2.9的制备：

1）按Sr_0.8K_0.2Si_0.5Ge_0.5O_2.9化学计量比称取Sr(NO₃)₂、KNO₃、正硅酸四乙酯(SiC₈H₁₂O₈)、GeO₂，并按金属阳离子与柠檬酸的摩尔比为1:1.5称取柠檬酸；

2）按体积比V(SiC₈H₁₂O₈):V(C₂H₅OH)=1:3将正硅酸四乙酯溶于无水乙醇；