[发明专利]将甲烷转化为脂肪烃的方法、燃料电池及燃料电池的制备方法

权利要求书

1.一种将甲烷转化为脂肪烃的方法，其特征在于，该方法为建立一燃料电池，含氧料流吹扫燃料电池的阴极，发生电化学反应，生成氧离子；氧离子通过电解质移动到燃料电池的阳极，阳极上含有甲烷氧化偶联催化剂，当含甲烷的进料流吹扫燃料电池的阳极时，甲烷在氧离子和甲烷氧化偶联催化剂的作用下发生偶联反应，生成脂肪烃。

2.根据权利要求1所述的将甲烷转化为脂肪烃的方法，其特征在于，所述阳极由甲烷氧化偶联催化剂和惰性导电金属材料组成，所述电解质为氧离子导体型陶瓷材料。

3.根据权利要求1所述的将甲烷转化为脂肪烃的方法，其特征在于，所述含氧料流至少包含15％摩尔浓度的氧气。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的将甲烷转化为脂肪烃的方法，其特征在于，所述含甲烷的进料流为天然气。

5.根据权利要求1所述的将甲烷转化为脂肪烃的方法，其特征在于，所述甲烷氧化偶联催化剂为碳酸钡系催化剂、镧铝氧系催化剂或载体支撑的锰-钨系催化剂。

6.根据权利要求1所述的将甲烷转化为脂肪烃的方法，其特征在于，所述电化学反应和偶联反应在500～900℃下进行。

7.一种将甲烷转化为脂肪烃的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括阴极、阴极过渡层、电解质以及阳极，所述阳极由甲烷氧化偶联催化剂和惰性导电金属材料组成，所述电解质为氧离子导体型陶瓷材料，所述阴极过渡层由阴极和电解质的材料混合而成；

启动燃料电池时，含氧料流吹扫燃料电池的阴极，含甲烷的进料流吹扫燃料电池的阳极，并分别发生反应。

8.根据权利要求7所述的将甲烷转化为脂肪烃的燃料电池，其特征在于，所述甲烷氧化偶联催化剂为碳酸钡系催化剂、镧铝氧系催化剂或载体支撑的锰-钨系催化剂；所述惰性导电金属材料为金或铜；所述电解质为YSZ、GDC或ScSZ；所述阴极为La_xSr_1-xMnO₃、La_xSr_1-xCr_yFe_1-yO₃或La_xSr_1-xCr_yMn_1-yO₃。

9.权利要求7所述的将甲烷转化为脂肪烃的燃料电池的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

S1、将电解质材料粉体经筛选后冷压制片；

S2、对S1中制备的粗片烧结得到致密电解质片；

S3、将阴极材料与电解质材料粉体混合制浆涂于S2中电解质片的一侧，烧结得到阴极过渡层；

S4、将阴极材料粉体与制孔剂混合制浆涂于S3中阴极过渡层表面，烧结得到多孔阴极层；

S5、将甲烷氧化偶联催化剂与惰性导电金属材料混合制浆涂于S2中电解质片的另一侧，烧结得到具有催化甲烷氧化偶联性能的无镍多孔阳极结构。

10.根据权利要求9所述的将甲烷转化为脂肪烃的燃料电池的制备方法，其特征在于：

所述电解质材料为YSZ、GDC或ScSZ；所述阴极材料为La_xSr_1-xMnO₃、La_xSr_1-xCr_yFe_1-yO₃或La_xSr_1-xCr_yMn_1-yO₃；所述甲烷氧化偶联催化剂为碳酸钡系催化剂、镧铝氧系催化剂或载体支撑的锰-钨系催化剂；所述惰性导电金属材料为金或铜。