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一种氧化锌、氧化钇双掺杂二氧化锆与碱金属盐复合物及其制备方法有效专利 发明

具体技术细节

[0008] 为了解决上述问题,本发明人进行了锐意研究,结果发现:通过将氧化锌、氧化钇双掺杂二氧化锆与碱金属盐以一定质量配比复合,采用设定的复合方法,大大降低了复合温度,并且得到一种致密性好、热力学性能稳定以及电导率高的复合物,用其作为电解质制‑2成的燃料电池,最大输出功率密度可达315.5mW·cm ,而且其工作温度显著降低,从而完成了本发明。
[0009] 本发明的目的在于提供以下方面:
[0010] 第一方面,本发明提供一种掺杂的二氧化锆‑碱金属盐复合物,所述掺杂的二氧化锆与碱金属盐的质量之比为(1.5~10.5):1。
[0011] 其中,所述掺杂的二氧化锆为双掺杂的二氧化锆,所述碱金属盐为钠盐和钾盐的共熔体。
[0012] 其中,所述双掺杂的二氧化锆为氧化锌、氧化钇双掺杂二氧化锆。
[0013] 第二方面,本发明还提供一种上述的复合物的方法,所述方法包括以下步骤:
[0014] 步骤1,将掺杂的二氧化锆与碱金属盐混合,得到混合物;
[0015] 步骤2,将所述混合物压片;
[0016] 步骤3,将所述压片煅烧,制得复合物。
[0017] 第三方面,上述第一方面所述复合物或根据第二方面所述方法制得的复合物用作固体燃料电池电解质的用途。

法律保护范围

涉及权利要求数量1:其中独权1项,从权-1项

1.一种制备掺杂的二氧化锆‑碱金属盐复合物的方法,其特征在于,所述掺杂的二氧化锆与碱金属盐的质量之比为4:1;
制备单掺杂二氧化锆YSZ:
反应瓶中加入硝酸钇3.82g、硝酸锆27.2g、去离子水112mL,加入乙二醇4.5mL,加入氯化钠固体0.165g,搅拌,使得固体全部溶解,得到透明溶液;
将反应瓶置于油浴锅中,加热至100℃,在此温度下继续保温8h,形成溶胶;将溶胶转入干燥箱中,在115℃下干燥12h,得到固体凝胶;
将上述固体凝胶粉碎并用水和乙醇洗涤,然后置于马弗炉中1000℃煅烧3h,得到单掺杂二氧化锆;所得产物记为YSZ;
制备双掺杂二氧化锆YSZ+4ZnO:
取12.28g纳米粉体YSZ和0.33g氧化锌,混合于研钵中,并充分研磨均匀;
将上述混合物置于电炉中烧结,烧结温度为1200℃,烧结时间为6h,得到双掺杂二氧化锆,记为YSZ+4ZnO;
制备碱金属盐:
称取0.5mol氯化钠和0.5mol氯化钾,混合后研磨,使其混合均匀,再置于箱式电阻炉中于720℃加热30min,冷却至室温后取出,研碎至细粉末状;
将上述得到的粉体再在720℃加热30min,冷却至室温后取出,研碎至细粉末状并用200目标准筛过筛,即为氯化钠‑氯化钾共熔体,放入密封袋中并贴上标签备用,记为NaCl/KCl;
取4.0g纳米粉体双掺杂二氧化锆YSZ+4ZnO和1.0g碱金属盐NaCl/KCl,混合于研钵中,并充分研磨均匀;
在8MPa压强下,压片时间2‑3min,用压片机迅速压制成片;
将压好的圆片放于垫片上,盖上陶瓷坩埚,放于电炉中800℃煅烧2h;所得产物记为YSZ+4ZnO‑NaCl/KC1‑800℃。

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