本發明屬于電池用的電解質領域，具體涉及一種質子傳導中溫固體氧化物燃料電池電解質及制備方法。
背景技術：
隨著人類數量的爆炸式增長以及人類生活品質的不斷提高，人們對于能源的需求量也逐年遞增，由此引發的環境問題愈發影響到人們的生活，甚至是威脅到人們的生命健康。因此，如何合理、高效的利用化石燃料是人類面臨的困難之一。
固體氧化物燃料電池（SOFC）通過電化學反應過程使化石類燃料中的化學能直接轉化為電能，由于沒有燃燒和機械過程，極大地提高了能量轉化效率，避免或減少了有毒氣體以及粉塵等污染物的產生；SOFC的工作溫度在500℃~1000℃，其副產品是高品質的熱和水蒸氣，在熱–電聯供的情況下，能量利用率高達80%左右，是一種清潔高效的能源系統。
目前已經被商業應用的SOFC的工作溫度一般都在1000℃，在如此高的溫度下工作使得SOFC存在許多問題：電極致密化、連接體材料要求高以及電池密封性能不好等。因此，SOFC工作溫度的降低可有效地降低系統的成本并提高穩定性。傳統的電解質材料已經不適用于中溫環境下工作，而質子具有體積小和質量輕的優點，在中低溫下具有較低的離子傳導活化能，因此質子導電氧化物是一種可應用于低溫工作SOFC的電解質。本發明的質子電解質材料在中溫工作條件下可以獲得高的電導率，且在CO2和H2O環境下具有良好穩定性，以滿足目前所需的能使用于中低溫SOFC的電解質材料。
技術實現要素：
為了提高中低溫固體氧化物燃料電池電解質的性能，采用溶膠凝膠-燃燒法制備新型Mo6+摻雜La1.85Mo0.15Ce2O7+δ，經1500℃保溫5h的電解質片其相對致密度達到99.9%；在5%H2和95%Ar混合氣氛下700℃時電導率達到0.057S/cm，該電解質具有十分有效降低燃料電池工作溫度的特點。
制備方法：
1. La1.85Mo0.15Ce2O7+δ的制備方法為：
1）按La1.85Mo0.15Ce2O7+δ（0.1>δ>0）化學計量比稱取La(NO3)3、Ce(NO3)3·6H2O、MoO3，并按金屬陽離子與檸檬酸的摩爾比為1:1.5稱取檸檬酸；
2）用質量濃度為10%-15%的稀氨水將MoO3溶解；
3）分別在La(NO3)3、Ce(NO3)3·6H2O和檸檬酸中加入蒸餾水溶解；
4）將步驟2）和步驟3）所得溶液依次倒入步驟3）的檸檬酸溶液中，并向溶液中逐滴加入質量濃度為15%-20%的氨水，以調節溶液pH值為7；
5）將步驟4）得到的混合溶液放入攪拌器中加熱至70℃，然后保持在70℃下連續攪拌，并在攪拌過程中加入氨水，使溶液的pH值保持在7，直至形成凝膠；
6）將凝膠移入蒸發皿中，放在電爐上加熱，直至發生自蔓延燃燒形成蓬松的氧化物粉末；
7）將所得氧化物粉末加熱至800±10℃，保溫3±0.1小時，然后自然冷卻，形成La1.85Mo0.15Ce2O7+δ粉末；
2. 將所得La1.85Mo0.15Ce2O7+δ粉末放入模具中，在300MPa的壓力下，制成圓片，將圓片以每分鐘3℃的速度加熱到1500±10℃保溫5±0.1小時，得到所需要的電解質圓片。
所述電解質用于固體氧化物燃料電池，該電池的工作溫度為：700℃。
本發明的有益效果在于：
1、優點：質子具有體積小和質量輕的優點，在中低溫下具有較低的離子傳導活化能，因此質子導電氧化物是一種可應用于低溫工作SOFC的電解質。La2Ce2O7作為一種質子導體，其在CO2和H2O中具有良好穩定性，通過A位Mo6+摻雜具有較好的電導率，適合運用在中低溫固體氧化物燃料電池電解質。
2、本發明制備的復合電解質相對致密度達到99.9%；在5%H2和95%Ar混合氣氛下700℃時電導率達到0.057S/cm。
3、用途：作為電解質用于中溫固體氧化物燃料電池。
具體實施方式
為了使本發明所述的內容更加便于理解，下面結合具體實施方式對本發明所述的技術方案做進一步的說明，但是本發明不僅限于此。
實施例 1
La1.85Mo0.15Ce2O7+δ（LMC）制備方法
1. La1.85Mo0.15Ce2O7+δ的制備方法為：
1）按La1.85Mo0.15Ce2O7+δ（0.1>δ>0）化學計量比稱取La(NO3)3、Ce(NO3)3·6H2O、MoO3，并按金屬陽離子與檸檬酸的摩爾比為1:1.5稱取檸檬酸；
2）用質量濃度為10%-15%的稀氨水將MoO3溶解；
3）分別在La(NO3)3、Ce(NO3)3·6H2O和檸檬酸中加入蒸餾水溶解；
4）將步驟2）和步驟3）所得溶液依次倒入檸檬酸溶液中，并向溶液中逐滴加入質量濃度為15%-20%的氨水，以調節溶液pH值為7；
5）將步驟4）得到的混合溶液放入攪拌器中加熱至70℃，然后保持在70℃下連續攪拌，并在攪拌過程中加入氨水，使溶液的pH值保持在7，直至形成凝膠；
6）將凝膠移入蒸發皿中，放在電爐上加熱，直至發生自蔓延燃燒形成蓬松的氧化物粉末；
7）將所得氧化物粉末加熱至800±10℃，保溫3±0.1小時，然后自然冷卻，形成La1.85Mo0.15Ce2O7+δ粉末。
2．將所得La1.85Mo0.15Ce2O7+δ（LMC）粉末放入模具中，在300MPa的壓力下，制成圓片，將圓片以每分鐘3℃的速度加熱到1500±10℃保溫5±0.1小時，得到高性能的中溫固體氧化物燃料電池質子電解質圓片。
具體的：
1摩爾 La1.85Mo0.15Ce2O7+δ（LMC）的制備：
稱取1.85摩爾的La(NO3)3：1.85×324.92= 601.102克
稱取0.15摩爾的MoO3：0.15×143.95=21.593克
稱取2摩爾的Ce(NO3)3·6H2O：2×434.22=868.440克
稱取6摩爾的檸檬酸：6×210.14=1260.840克
用質量濃度為10%稀氨水將MoO3溶解；
分別在Ce(NO3)3·6H2O、La(NO3)3和檸檬酸中加入蒸餾水溶解；
將上述所有溶液分別倒入檸檬酸溶液中，滴加質量濃度為15%氨水調節pH值為7；
將混合溶液放入攪拌器中加熱至70℃，在70℃下連續攪拌，并在攪拌過程中通過加氨水，使溶液的pH值保持在7，直至形成凝膠；
將凝膠移入蒸發皿放在電爐上加熱，直至發生自蔓延燃燒形成蓬松的氧化物粉末；
將粉末加熱至800℃，保溫3小時，自然冷卻，形成La1.85Mo0.15Ce2O7+δ粉末。
圓片的制備：將制備成的La1.85Mo0.15Ce2O7+δ粉末放入模具中，在300MPa的壓力下，制成圓片，將圓片以每分鐘3℃的加熱速度加熱到1500℃保溫5小時，得到所需的電解質圓片。
電導率的測試方法：
電解質的交流電導采用兩端子法測定。將1500℃下燒結5小時后的所得的La1.85Mo0.15Ce2O7+δ電解質圓片兩面涂上銀漿，然后于450℃焙燒2h后制得銀電極。用銀絲將兩端的銀電極與交流阻抗儀連接。采用的交流阻抗儀為上海辰華儀器有限公司型號為CHI660E電化學工作站，應用電位20mV，測定頻率范圍1kHz-20MHz，測定交流電導的溫度為700℃，在干燥5%H2和95%Ar混合氣氛下測定。電導率采用如下公式計算：
式中，σ 為電解質電導率，S/cm；
h 為電解質片厚度，單位cm；
R 為電解質電阻，單位Ω；
S 為電解質片橫截面積，單位cm2。
700℃時離子電導率為0.057S/cm。
用途：作為電解質用于中溫固體氧化物燃料電池。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。