[发明专利]一种中温固体氧化物燃料电池电解质及其制备方法

摘要

本发明属于固体电解质的制备领域，具体涉及一种中温固体氧化物燃料电池电解质及其制备方法。采用硝酸盐凝胶燃烧法和固相反应法制备一种中温固体氧化物燃料电池电解质Ce_0.8Gd_0.2O_1.9‑BaCe_0.8Y_0.2O_3‑δ‑Bi_1.5Er_0.5O₃，相对致密度达到97%以上；该电解质在空气气氛下750℃时离子电导率达到1.31×10^‑2S/cm，适合于中低温应用。

主权项

1.一种中温固体氧化物燃料电池电解质的制备方法，其特征在于：所述电解质为Ce_0.8Gd_0.2O_1.9‑BaCe_0.8Y_0.2O_3‑δ‑Bi_1.5Er_0.5O₃复合电解质，其中0<δ≤0.1；具体制备方法包括以下步骤：（1）Bi_1.5Er_0.5O₃的制备方法为：a. 按照化学计量比称量Bi₂O₃，Er₂O₃；b. 将Bi₂O₃和Er₂O₃混合球磨24h；然后干燥12h；c. 将球磨后的混合物在800℃±10℃下煅烧16±0.1h，得到Bi_1.5Er_0.5O₃；（2）Ce_0.8Gd_0.2O_1.9‑BaCe_0.8Y_0.2O_3‑δ的制备方法：a. Ce_0.8Gd_0.2O_1.9的制备：按化学计量比称取Ce(NO₃)₃·6H₂O，Gd₂O₃；并按金属阳离子与柠檬酸的摩尔比为1:1.5称取柠檬酸；用稀硝酸将Gd₂O₃溶解为硝酸盐，Ce(NO₃)₃·6H₂O和柠檬酸用去离子水溶解，混合以上溶液并搅拌均匀；b. BaCe_0.8Y_0.2O_3‑δ的制备：按化学计量比称取Ba(NO₃)₂、Ce(NO₃)₃·6H₂O、Y(NO₃)₃·6H₂O；并称取EDTA和柠檬酸；分别在硝酸盐、EDTA以及柠檬酸中加入去离子水；将NH₃·H₂O滴入EDTA的去离子水中使其溶解；c. 混合以上溶液并搅拌均匀；滴加氨水调节pH值为7；d. 将步骤c得到混合溶液放入搅拌器中加热至70℃，在70℃下连续搅拌，并在搅拌过程中通过加氨水，使溶液的pH值保持在7，直至形成凝胶；e. 将凝胶移入蒸发皿放在电炉上加热，直至发生自蔓延燃烧形成蓬松的氧化物粉末；f. 将粉末在600℃煅烧30min去除有机物，然后在1000℃±10℃煅烧5±0.1h，形成摩尔比为7：3的Ce_0.8Gd_0.2O_1.9‑BaCe_0.8Y_0.2O_3‑δ粉末；（3）按Ce_0.8Gd_0.2O_1.9‑BaCe_0.8Y_0.2O_3‑δ与步骤（1）Bi_1.5Er_0.5O₃质量比95：5称取两种粉末，将两种粉混合球磨24h；（4）将制成的步骤（3）粉末放入模具中，在300MPa的压力下，制成圆片，将圆片以每分钟3℃的加热速度加热到1300℃±10℃保温4±0.1h，得到所需要的电解质圆片。