[发明专利]一种固融混合型中温固体氧化物燃料电池电解质

摘要

本发明公开了一种固融混合型中温固体氧化物燃料电池电解质，属于燃料电池材料技术领域，其采用Ce(NO3)3·6H2O、Gd2O3、Na2B4O7·10H2O为主要原料，经硝酸盐凝胶燃烧法及固相搅拌法制得80%Ce0.8Gd0.2O1.9‑20%Na2B4O7的固融混合型中温固体氧化物燃料电池电解质，该电解质的相对致密度达100%；其在空气气氛下、800℃时离子电导率达到0.023 S/cm，可用于制备中温固体氧化物燃料电池。

主权项

一种固融混合型中温固体氧化物燃料电池电解质，其特征在于：其组成按质量百分数计为：80%Ce0.8Gd0.2O1.9‑20%Na2B4O7；所述固融混合型中温固体氧化物燃料电池电解质的制备方法包括以下步骤：（一）Ce0.8Gd0.2O1.9的制备：1）按Ce0.8Gd0.2O1.9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；2）用质量浓度为10%‑15%的稀硝酸将Gd2O3溶解为硝酸盐；3）在Ce(NO3)3·6H2O和柠檬酸中加入蒸馏水使其溶解；4）将步骤2）和步骤3）所得溶液依次倒入硝酸钆溶液中，并向溶液中逐滴加入质量浓度为15%‑20%的氨水，以调节溶液pH值为7；5）将步骤4）得到的混合溶液放入搅拌器中加热至45℃，然后保持在45℃下连续搅拌，并在搅拌过程中加入氨水，使溶液的pH值保持在7，直至形成凝胶；6）将凝胶移入蒸发皿中，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；7）将所得氧化物粉末加热至800±10℃，保温3±0.1小时，然后自然冷却，形成Ce0.8Gd0.2O1.9粉末；（二）按摩尔比4:1分别称取Ce0.8Gd0.2O1.9和Na2B4O7·10H2O，将二者固相搅拌研磨3h，使其研磨充分且均匀，然后将混合粉末于600±10℃预烧0.5±0.1小时后，再于800±10℃烧结3±0.1小时，获得80%Ce0.8Gd0.2O1.9‑20%Na2B4O7粉末；（三）将所得80%Ce0.8Gd0.2O1.9‑20%Na2B4O7粉末放入模具中，在400MPa的压力下，制成直径为13±0.1mm、厚度为0.5±0.1mm的圆片，将圆片以每分钟3℃的速度加热到800℃±10℃，保温3±0.1小时，得到固融混合型中温固体氧化物燃料电池电解质圆片。