[发明专利]一种固体氧化物燃料电池电解质及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种固体氧化物燃料电池电解质及其制备方法和应用，先采用硝酸盐凝胶燃烧法制备Ce0.8Gd0.2O1.9，再采用固相搅拌法制备50%Ce0.8Gd0.2O1.9‑10.4%Li2CO3‑10.4%Na2CO3‑16.7%CdO‑12.5%MgO电解质，其相对致密度达到100%，在空气气氛下500℃时离子电导率为0.0175S/cm，600℃时离子电导率达到0.0243S/cm，用于中低温固体氧化物燃料电池中，输出功率密度增大，使固体氧化物燃料电池具有更好的电化学性能。

主权项

一种固体氧化物燃料电池电解质的制备方法，其特征在于：组分按摩尔百分数计：50%Ce0.8Gd0.2O1.9‑10.4%Li2CO3‑10.4%Na2CO3‑16.7%CdO‑12.5%MgO；所述的固体氧化物燃料电池电解质的制备方法，具体步骤如下：1）Ce0.8Gd0.2O1.9的制备a)按Ce0.8Gd0.2O1.9化学计量比称取Ce(NO3)3·6H2O和Gd2O3，并按金属阳离子与柠檬酸根离子的摩尔比为1.5:1称取柠檬酸；b)用浓度为10‑15wt.%的稀硝酸溶解Gd2O3；c)将Ce(NO3)3·6H2O和柠檬酸分别在蒸馏水中溶解；d)将步骤c)的两种溶液分别倒入步骤b)的硝酸钆溶液中，逐滴加入氨水，调节pH值为7；e)将步骤d)得到的混合溶液边搅拌边加热至45℃，恒温连续搅拌，并在搅拌过程中通过滴加氨水，使溶液的pH值保持在7，直至形成凝胶；f)将凝胶加热，直至发生自蔓延燃烧形成蓬松的氧化物粉末；g)将粉末加热至790‑810℃，保温2.9‑3.1小时，自然冷却，制得Ce0.8Gd0.2O1.9粉末；2）电解质的制备a)按照50%Ce0.82Gd0.2O1.9‑10.4%Li2CO3‑10.4%Na2CO3‑16.7%CdO‑12.5%MgO的摩尔百分含量分别称取Ce0.82Gd0.2O1.9粉末、Li2CO3、Na2CO3、Cd(NO3)2·4H2O和Mg(NO3)2·6H2O，将Li2CO3、Na2CO3、Cd(NO3)2·4H2O和Mg(NO3)2·6H2O采用固相搅拌法研磨3h，再加入Ce0.82Gd0.2O1.9粉末，继续搅拌混合2h，将混合粉末790‑810℃烧结4h，获得50%Ce0.82Gd0.2O1.9‑10.4%Li2CO3‑10.4%Na2CO3‑16.7%CdO‑12.5%MgO粉末；b)将50%Ce0.82Gd0.2O1.9‑10.4%Li2CO3‑10.4%Na2CO3‑16.7%CdO‑12.5%MgO粉末在300Mpa的压力下制成圆片状，再以每分钟3℃的加热速度加热到690‑710℃，保温1.4‑1.6小时，得到50%Ce0.8Gd0.2O1.9‑10.4%Li2CO3‑10.4%Na2CO3‑16.7%CdO‑12.5%MgO电解质圆片。