[实用新型]制备钪锆粉体的装置

说明书

本实用新型提供了一种制备钪锆粉体的装置。该装置包括第一供应单元、第二供应单元、第三供应单元、第一混合单元、第四供应单元、微波或超声波反应器、过滤单元、洗涤单元、干燥单元和煅烧单元，微波或超声波反应器分别与第一混合单元和第四供应单元相连，用于使钪锆混合溶液在微波加热或超声波的条件下进行共沉淀反应，以得到沉淀物料；过滤单元，与微波或超声波反应器的出口相连，洗涤单元与过滤单元的出口相连，干燥单元与洗涤单元的出口相连，煅烧单元与干燥单元的出口相连。本实用新型利用微波或超声波辅助共沉淀法制备钪锆粉体，有效解决了现有技术中共沉淀法的易团聚问题，相应有助于提高其作为固体电解质粉体的电导率。

技术领域

本实用新型涉及固体电解质材料技术领域，具体而言，涉及一种制备钪锆粉体的装置。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)从技术层面上属于第三代燃料电池，是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接高效转化成电能的全固态新型发电装置，具有能量转换率高、燃料适应性强和环境友好等优点，越来越受到人们的广泛关注，具有广阔的应用前景。SOFC技术在发达国家已实现产业化，如美国的Bloom Energy公司，但在我国，SOFC的发展与欧美发达国家还有一定的差距。

SOFC的核心部件是固体电解质。目前，绝大多数SOFC均以6～10％的氧化钇稳定氧化锆 (YSZ)为固体电解质，它在高温下(～1000℃)具有高的氧离子电导率，但没有电子电导率，且还具有高化学和物理稳定性、高的机械强度、高热稳定性、与其他电池组件很低的化学反应性、易加工性和适中的价格等。但YSZ材料也具有一定的局限性，以YSZ为电解质的SOFC 的工作温度一般在1000℃或者更高，这不仅增加了SOFC投资和生产成本，而且带来了其稳定性问题，如连接板的氧化、密封失效、电极毒化等，影响着电池堆的整体寿命，阻碍了实际应用。因此将工作温度降至中温(500～800℃)是目前SOFC发展的大势所趋。然而，降低工作温度会降低电解质的离子电导率，无法满足中低温工作的需要。

氧化钪稳定氧化锆(ScSZ)是目前锆基固体电解质中离子电导率最高的电解质材料，也可称钪锆粉体，其在800℃下电导率约为0.12S·cm^-1，为YSZ电导率的2倍，因此，在很大程度上可以解决YSZ在中温情况下电解质电导率低的缺点。而且，其与YSZ同属氧化锆基材料，具有近似的化学性能和高温性能，便于选用配套的电极材料，从而能在不改变现有工艺制备条件下替代YSZ电解质，成为中温SOFC的首选电解质。

目前ScSZ电解质粉体的制备方法主要有固相粉碎法、水热法、溶胶-凝胶法和共沉淀法。固相粉碎法工艺简单、生产过程污染少、填充性好、成本低、易大规模生产，但会造成粉料的污染，球磨后的粒度相对较大。水热法具有产品纯度高、结晶度高、粉体粒径均一和烧结性能好等优点，但通常对设备要求高、操作复杂、能耗较大，不适于产业化。溶胶-凝胶法可以在较短的时间内获得分子水平的均匀性，实现分子水平上的均匀掺杂，但溶胶-凝胶法所需原料价格昂贵，一般需要使用有机溶剂对人体有一定的毒性，易板结。共沉淀法是指在溶液中含有两种或多种阳离子，它们以均相存在于溶液中，加入沉淀剂，经沉淀反应后，可得到各种成分的均一的沉淀，该法具有制备工艺简单、成本低和易于产业化等优点，成为大部分生产企业首选方法。但共沉淀法存在制备过程中容易发生团聚现象，造成陶瓷烧结温度高，烧结性能差等不良后果，严重影响粉体的应用性能如电导率降低。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种制备钪锆粉体的装置，以解决现有技术中利用共沉淀法制备钪锆粉体存在的易团聚的问题。