[发明专利]一种氧离子传导的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的中温固体氧化物燃料电池电解质的制备方法。其具体以(NH₄)₆H₂W₁₂O₄₀·XH₂O、Bi(NO₃)₃·5H₂O和甘氨酸为原料，采用甘氨酸盐燃烧法制得高性能的中温固体氧化物燃料电池电解质，该电解质在空气气氛下700℃时的离子电导率达到了0.034 S/cm，明显优于固相法与溶胶凝胶法所得的电解质电导率。

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的中温固体氧化物燃料电池电解质的制备方法。

背景技术

由于化石能源污染高、能量转换效率低、储量有限，不利于新世纪能源可持续发展的要求，世界各国都在追求新的可持续无污染能源。燃料电池是一种直接将燃料的化学能转换为电能的发电装置，具有能量转化效率高，污染小的特点。这一背景下，燃料电池受到了全世界各国的重视得到了长足的发展。

在各种燃料电池中，固体氧化物燃料电池（SOFC）具有能量转换效率高、成本低、长期稳定性好的特点，尤其可以使用各种含碳的化石燃料，被称作“吃粗粮的大力士”，可以很容易与现有能源资源供应体系兼容。且在能量转换过程中燃料不直接燃烧，这极大地提高了能量转化效率，避免或减少了有毒气体以及粉尘等污染物的产生。

传统电解质理想的工作温度为1000℃，在如此高的温度下工作使得SOFC存在许多问题：电极致密化、连接体材料要求高以及电池密封性能不好等，以此大大增加了SOFC的成本限制了其商业发展。电解质作为SOFC中最为核心的部分之一，电解质材料若能在相对低的温度下获得较高的电导率，则可以获得理想的中温SOFC。传统的电解质材料已经不适用于中温环境下工作，所以必须开发新型电解质材料。本发明的电解质材料可以在中温下获得较高的电导率，以适应目前对于中低温SOFC电解质材料的要求。

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的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0.034S/cm，具有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：

一种氧离子传导的中温固体氧化物燃料电池电解质的制备方法，具体包括以下步骤：

（一）Bi₇WO_13.5的制备：

1）按Bi₇WO_13.5的化学计量比称取(NH₄)₆H₂W₁₂O₄₀·XH₂O 与Bi(NO₃)₃·5H₂O，并按金属阳离子与甘氨酸的摩尔比为1:2称取甘氨酸；

2）将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶解在质量浓度为60%-68%的硝酸中制得硝酸铋溶液A；

3）分别将(NH₄)₆H₂W₁₂O₄₀·XH₂O、甘氨酸加入超纯水中溶解得到溶液B、C；

4）将步骤3）所得的溶液B、C依次倒入硝酸铋溶液A中，并向溶液中逐滴加入质量浓度为15%-20%的氨水，以调节溶液pH值为7；

5）将步骤4）得到的混合溶液放入恒温磁力搅拌器中加热至70℃，然后保持在70℃下连续搅拌，直至形成凝胶；