[发明专利]含氢过渡金属氧化物及其制备方法、固态燃料电池

说明书

本发明提供一种含氢过渡金属氧化物的制备方法。包括以下步骤：提供一种结构式为ABO_x的过渡金属氧化物，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素中的一种或多种，x大于等于2且小于等于3；提供金属催化剂，并使所述金属催化剂与所述过渡金属氧化物的表面接触；将所述过渡金属氧化物与所述金属催化剂放置于含氢反应气体中；所述含氢反应气体在所述金属催化剂的作用下产生氢自由基，所述氢自由基扩散插入所述过渡金属氧化物中以获得所述含氢过渡金属氧化物。本发明提供一种含氢过渡金属氧化物材料及其制备方法，以及该含氢过渡金属氧化物材料作为电解质的固态燃料电池。

技术领域

本发明涉及材料和电池技术领域，尤其涉及一种含氢过渡金属氧化物及其制备方法、固态燃料电池。

背景技术

固态氧化物燃料电池(SOFC)是一种能量转换装置，它通过让可燃性气体(例如氢、一氧化碳等)与氧化剂(例如氧)经氧化物电解质发生电化学反应，从而产生直流电。传统固态氧化物燃料电池通常具有较高的工作温度，如大于1000摄氏度。传统固态氧化物燃料电池也有工作温度相对较低的固态氧化物燃料电池，其工作温度可以达到600摄氏度。然而，为了维持较好的工作电阻，由于固态氧化物燃料电池中电解质在低温区较弱的离子电导等材料特性的限制，很难将固态氧化物燃料电池的工作温度进一步降低。

当前，人们尝试通过各种方法来进一步提高固体氧化物电解质的离子电导，但所获得的离子电导的离子输运能力和工作温度仍然不能满足实际应用中低温(室温到200摄氏度)燃料电池发展的需求。此外，虽然很多电解质体系中存在着比较高的离子电导，但是同时也具有较高的电子电导，这会引起两个工作电极之间很大的漏电流，严重影响燃料电池的性能。因此，寻找同时具有较高离子电导和较低的电子电导以及低温适宜工作温度的电解质材料仍然是目前相关领域发展亟待解决的关键问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种在较低的工作温度下，具有较高的离子电导和较低电子电导的固态燃料电池电解质材料。

本发明提供了一种含氢过渡金属氧化物及其制备方法、固态燃料电池。

一种含氢过渡金属氧化物的制备方法，所述方法包括：

S100，提供一种结构式为ABO_x的过渡金属氧化物，其中，A为碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，B为过渡族金属元素中的一种或多种，x大于等于2且小于等于3；

S200，提供金属催化剂，并使所述金属催化剂与所述过渡金属氧化物的表面接触；

S300，将所述过渡金属氧化物与所述金属催化剂放置于含氢反应气体中；

S400，所述含氢反应气体在所述金属催化剂的作用下产生氢自由基，所述氢自由基扩散插入所述过渡金属氧化物中以获得所述含氢过渡金属氧化物。

在一个实施例中，所述S100包括：

S110，提供基底，所述基底包括陶瓷基底、硅基底、玻璃基底、金属基底或者聚合物基底中的一种；

S120，在所述基底表面沉积形成所述过渡金属氧化物薄膜。

在一个实施例中，所述S200中的所述金属催化剂为铂或钯。

在一个实施例中，所述S300包括：

S310，提供反应腔，并将所述过渡金属氧化物与所述金属催化剂放置于所述反应腔中；

S320，向所述反应腔中通入含氢反应气体，使得所述过渡金属氧化物与所述金属催化剂置于所述含氢反应气体氛围中。

在一个实施例中，所述S320中，所述含氢反应气体为氢气。