[发明专利]LSCF/Na2CO3纳米复合材料为燃料电池离子传输层的制备方法

说明书

本发明公开了一种LSCF/Na₂CO₃纳米复合材料为燃料电池离子传输层的制备方法，步骤为：将LSCF/Na₂CO₃总量的5％～40％的Na₂CO₃溶于水形成浓度为0.5mol/L的水溶液；将占LSCF/Na₂CO₃总重量60％～95％的LSCF加入到Na₂CO₃溶液中，利用磁力搅拌器搅拌15min，使两种材料充分均匀混合；复合物放入电热鼓风干燥箱中在120℃干燥12h；将干燥后的复合物研磨15min后放于马弗炉中在700℃煅烧1h，即为LSCF/Na₂CO₃纳米复合材料。利用该复合材料为离子传输层组装成的燃料电池表现出良好的功率输出。本发明材料制备方法简单易操作，材料烧结温度较低。材料成本和材料制备成本低，复合材料易压制成型。

技术领域：

本发明属于固体氧化物燃料电池领域，利用La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ(LSCF) /Na₂CO₃复合材料作为离子传输层构建燃料电池，并对复合材料中Na₂CO₃的量进行了优化。

背景技术：

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell，SOFC)是一种将氢气的化学能直接转化为电能的全固态电化学发电装置，具有能量转化效率高(可达50％～80％)、无噪声和环境污染小等优点。传统的燃料电池结构包括三个部件：阴极、阳极、电解质。其中电解质是该器件的核心部件，它能决定器件的种类、操作温度以及最终的能量转换效率。钇稳定的氧化锆(YSZ)作为最成功的电解质材料，已经统治SOFC的发展100多年，不仅具有高的离子电导率和良好的电极匹配性，还在氢氧气氛下具有优越的化学稳定性。但为了使电解质YSZ获得足够高的氧离子电导率(0.1S/cm)，电池需要在1000℃的高温下工作，高温工作容易导致电极烧结、电解质和电极发生界面扩散以及热膨胀不匹配，造成材料选择范围窄、界面间机械应力过大、电池寿命降低等问题。将操作温度降到600℃以下的中低温区，不但能有效提高电池寿命，而且还能降低原料和生产成本。