[发明专利]一种可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池用氧离子导体材料，特别涉及一种可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料及制备方法。

背景技术

氧离子导体是一种多数载流子为氧离子的固体电解质。而氧离子可视为由氧气和电子组成。因此氧离子导体可认为同时传输氧气和电子。由于该特性，氧离子导体在氧传感器、固态离子器件以及固体氧化物燃料电池等清洁能源方面得到了广泛地应用与关注。但传统的氧离子导体需要在高温下才能得到较高的离子电导率，极大地限制了其应用。2000年lacorre发现新型氧离子导体La₂Mo₂O₉，其在中低温下仍具有传统氧离子导体基质高温下才具有的较高离子电导率，因此La₂Mo₂O₉极大地丰富了氧离子导体的应用范围。

由于La₂Mo₂O₉基氧离子导体的离子电导性对温度的变化较为敏感。因此，测试应用过程中氧离子导体的工作温度，对了解氧离子导体的工作状态，具有重要的意义。

接触式温度探测需要在元器件如热敏电阻表面附着电极，需要探测器件对温度的响应，进而反推出器件所处环境的温度。反复加热过程中会对器件产生一定的损耗，进而影响温度探测的准确性。且由于氧离子导体在应用过程中是处于高温状态，很难利用接触式温度探测器进行探测。而非接触式温度探测如光学温度探测对探测氧离子导体在应用过程中的温度具有一定的优越性。

光学温度传感器是基于荧光强度比(FIR)技术，即利用稀土离子掺杂的荧光材料作为传感介质，在不直接接触样品的情况下，利用探测器直接探测激发光激发下稀土离子光谱变化，即稀土离子的两个玻尔兹曼热布局的激发态能级发射的两条谱线的荧光强度比随温度的变化，进而进行温度测量。稀土离子中，Er³⁺由于其²H_11/2、⁴S_3/2能级差极小，仅800cm^-1，二者能级布局数对外界温度变化极其敏感。而Yb³⁺能级不仅匹配商用980nm激光器波长，而且敏化Er³⁺的作用同样显著。因此，常选用980nm激光器激发Yb³⁺、Er³⁺共掺样品，利用FIR技术，非接触性探测样品的温度。

现有的燃料电池用氧离子导体如ZrO₂：Ce、Bi₂O₃、LaGaO₃等，都还未实现原位温度探测功能。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料，实现了原位探测温度功能，测试的灵敏度较高。

本发明的另一目的在于提供上述可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料的制备方法，制备工艺简单、成本低，制备过程环保无污染。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料，以La_2-x-yMo₂O₉为基质，以稀土离子Er³⁺作为激活离子，以Yb³⁺为敏化离子，化学组成为La_2-x-yMo₂O₉：Er³⁺_x,Yb³⁺_y，其中0.002≤x≤0.08，0.02≤y≤0.08。

所述的可原位探测温度的燃料电池用的氧离子导体材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按化学组成为La_2-x-yMo₂O₉：Er³⁺_x,Yb³⁺_y，其中0.002≤x≤0.08，0.02≤y≤0.08中各元素的化学计量比，称取对应的原料：含La化合物、含Mo化合物、含Er化合物、含Yb化合物，混合原料后在玛瑙研钵中研磨均匀，得到前驱体混合物；

(2)前驱体混合物在500℃～600℃下进行第一次烧结，将烧结后随炉冷却至室温后，取出研磨；