[发明专利]一种双离子燃料电池及其制备方法

权利要求书

1.一种双离子燃料电池，其特征在于，包括固态电解质以及位于所述固态电解质两侧的阳极和阴极；所述固态电解质为质子导体BZCY和氧离子导体SDC以体积比为5:5的比例均匀复合的双离子复合电解质；所述BZCY和SDC的化学式分为BaZr_0.2Ce_0.7Y_0.1O_3-δ和Sm_0.2Ce_0.8O_1.9；所述阳极为LSFM-CeO₂复合阳极，所述LSFM-CeO₂复合阳极包括LSFM基体以及附着在所述LSFM基体表面的CeO₂纳米颗粒，所述LSFM基体的化学式为La_0.5Sr_0.5Fe_0.9Mo_0.1O_3-δ；所述CeO₂纳米颗粒的粒径为20-40nm；所述阴极为LSCF-SDC复合阴极；所述LSCF阴极的化学式为La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ，所述SDC的化学式为Sm_0.2Ce_0.8O_1.9；所述双离子燃料电池为乙烷燃料电池。

2.一种如权利要求1所述双离子燃料电池的制备方法，其特征在于，包括步骤：

将BZCY和SDC以体积比为5:5的比例均匀复合，得到双离子复合电解质，所述BZCY和SDC的化学式分为BaZr_0.2Ce_0.7Y_0.1O_3-δ和Sm_0.2Ce_0.8O_1.9；

将阳极和阴极设置在所述双离子复合电解质两侧，并通过导线将所述阳极和阴极连通，制得所述双离子燃料电池。

3.根据权利要求2所述双离子燃料电池的制备方法，其特征在于，所述双离子复合电解质的制备包括步骤：

采用柠檬酸燃烧法制备电解质粉末BZCY和SDC；

将硝酸钡、硝酸锆、硝酸铈、硝酸钇按照一定的化学计量数称量，溶解于加热至第一温度的稀硝酸中，制得第一混合金属离子溶液；

将硝酸钐、硝酸铈按照一定的化学计量数称量，溶解于解热至第一温度的稀硝酸中，制得第二混合金属离子溶液；

待混合溶液澄清后，分别向所述第一混合金属离子溶液和第二混合金属离子溶液中加入柠檬酸作为络合剂，搅拌后缓慢加入氨水调节混合金属溶液为碱性；

待溶液搅拌6h后，溶液中的金属离子完全络合，溶液呈均匀状态；以第一温度对所述第一混合金属离子溶液和第二混合金属离子溶液进行加热，使所述第一混合金属离子溶液和第二混合金属离子溶液中的水分持续蒸发，对应得到第一湿凝胶和第二湿凝胶；对所述第一湿凝胶和第二湿凝胶继续加热，得到对应得到第一干凝胶和第二干凝胶；对第一干凝胶和第二干凝胶继续加热，凝胶到达燃点，从某一处开始发生自蔓延燃烧，得到均匀分散的纳米粉体，即得到BZCY前驱体粉末和SDC前驱体粉末；

将所述BZCY前驱体粉末和SDC前驱体粉末置于马弗炉中分别在1100℃和600℃煅烧5h和3h，得到具有纯净相的BZCY和SDC粉体；

按体积比为5：5的比例称取化学计量的BZCY和SDC粉末，加入质量比为1％NiO粉末，加入适量无水乙醇，加入适量锆球，置于行星式球磨机上球磨24h后取下，将混合溶液置于烘箱中烘干，研磨均匀；称取0.5g复合粉体进行干压，得到直径为15mm的电解质片生胚，置于马弗炉中1400℃下进行煅烧，得到5BZCY-5SDC复合电解质片陶瓷烧结体，将电解质片在磨抛机上研磨一定时间后，得到厚度为300μm的双离子复合电解质。

4.根据权利要求3所述双离子燃料电池的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸与混合溶液中金属离子溶液的总金属摩尔比为1.5：1；所述第一温度为80-100℃。

5.根据权利要求3所述双离子燃料电池的制备方法，其特征在于，所述加入氨水调节所述第一混合金属离子溶液和第二混合金属离子溶液为碱性的步骤中，加入氨水调节的pH为7-7.5。