电解质膜、包括电解质膜的燃料电池、包括燃料电池的电池模块及制造电解质膜的方法技术

本说明书涉及电解质膜、包括所述电解质膜的燃料电池、包括所述燃料电池的电池模块，以及用于制造所述电解质膜的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电解质膜、包括电解质膜的燃料电池、包括燃料电池的电池模块及制造电解质膜的方法
本专利技术要求于2014年9月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2014-0132098号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。本说明书涉及电解质膜、包括所述电解质膜的燃料电池、包括所述燃料电池的电池模块，以及用于制造所述电解质膜的方法。
技术介绍
根据所使用的电解质和所使用的燃料的类型，燃料电池可以分为聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)、碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)等。此外，燃料电池的工作温度和其组成部分材料根据所使用的电解质的类型而变化。其中，固体氧化物燃料电池是这种类型的燃料电池，其为通过电化学反应将具有氢和氧的化学能直接转化为电能的能量转化装置，并且由于在高转化效率和环境友好性方面具有许多优点而作为下一代能量转化装置受到关注。在这种情况下，正在进行对开发用于固体氧化物燃料电池的薄而致密的电解质膜的研究。
技术实现思路
技术问题本说明书致力于提供一种电解质膜、包括所述电解质膜的燃料电池、包括所述燃料电池的电池模块，以及用于制造所述电解质膜的方法。技术方案本说明书提供一种电解质膜，其包含镧-镓基复合金属氧化物，并且基于CIE(国际照明委员会)x，y色度分布表具有0.39≤x≤0.40且0.35≤y≤0.36的色域。此外，本说明书提供了一种燃料电池，其包括空气电极、燃料电极和设置在所述空气电极和所述燃料电极之间的电解质膜。另外，本说明书提供一种电池模块，其包括所述燃料电池作为单元电池。此外，本说明书提供了一种二次电池，其包括阴极、阳极和设置在所述阴极和所述阳极之间的电解质膜。此外，本说明书提供了一种电池模块，其包括所述二次电池作为单元电池。另外，本说明书提供了一种用于制造电解质膜的方法，所述电解质膜包含镧-镓基复合金属氧化物，并且基于CIEx，y色度分布表具有0.39≤x≤0.40且0.35≤y≤0.36的色域。有益效果根据本说明书的电解质膜中包含的复合金属氧化物颗粒的优点在于，复合金属氧化物颗粒具有小的粒径和均匀的粒径分布。由于根据本说明书的电解质膜中包含的复合金属氧化物颗粒具有小的粒径和均匀的粒径分布，因此可以通过使用所述复合金属氧化物颗粒来制造致密的膜。在本说明书的一个示例性实施方案中，当用包含钙钛矿型颗粒和晶体二次颗粒的组合物涂覆膜然后烧结时，复合金属氧化物颗粒中的晶体二次颗粒在烧结过程中被改性为钙钛矿型颗粒，因此，所制造的膜可以是由单一的钙钛矿型颗粒形成的膜。附图说明图1是示出了根据本说明书一个示例性实施方案的电解质膜的CIEx，y色度分布表的图。图2是示出了固体氧化物燃料电池(SOFC)的发电原理的示意图。图3是实施例和比较例的X射线衍射分析图。图4是与白色参比材料一起测量的实施例和比较例的反射率的测量图。图5是随着温度的实施例和比较例的离子电导率图。具体实施方式在下文中，将详细描述本说明书。本说明书提供一种电解质膜，其包含镧-镓基复合金属氧化物，并且基于CIE(国际照明委员会)x，y色度分布表具有0.39≤x≤0.40且0.35≤y≤0.36的色域。CIEx，y色度分布表为通过将可见光线分成亮度和色度两个因素来以两个维度示出所有可见光线的分布图。在CIEx，y色度分布表中，特定颜色的位置由x和y的坐标表示。图1是示出了根据本说明书一个示例性实施方案的包含镧-镓基复合金属氧化物的电解质膜的CIEx，y色度分布表的图，并且当参照图1进行说明时，电解质膜在CIEx，y色度分布表中可以具有位于由点P1(0.39，0.35)、P2(0.39，0.36)、P3(0.4，0.35)和P4(0.4，0.36)限定的方形区域A内的颜色。镧-镓基复合金属氧化物为LaGaO3基化合物，LaGaO3基化合物包括具有氧空位的化合物，因为三价镧(La)和镓(Ga)中至少之一的一部分被具有不同化合价的材料取代。具体地，LaGaO3中的三价镧和镓中的至少之一可以被一价金属、二价金属和四价金属中的至少一种金属取代，并且在这种情况下，由于在原子半径之差大时镧或镓不被取代，所以优选的是，取代镧或镓的金属的原子半径为镧或镓原子半径的90％或更大且110％或更小。镧-镓基复合金属氧化物可以由以下化学式1表示。[化学式1]La1-xQxGa1-yZyO3-δ在化学式1中，Q是半径为镧原子半径的90％或更大且110％或更小的一价金属、半径为镧原子半径的90％或更大且110％或更小的二价金属，和半径为镧原子半径的90％或更大且110％或更小的四价金属中的至少一种，Z是半径为镓原子半径的90％或更大且110％或更小的一价金属、半径为镓原子半径的90％或更大且110％或更小的二价金属，和半径为镓原子半径的90％或更大且110％或更小的四价金属中的至少一种，并且0＜x＜0.25，0＜y＜0.25且0＜δ＜0.5。在化学式1中，Q可为锶(Sr)、钙(Ca)、钾(K)、钡(Ba)、铈(Ce)、镨(Pr)和钕(Nd)中的至少一者。在化学式1中，Z可为镁(Mg)、锂(Li)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、锌(Zn)和锗(Ge)中的至少一者。在化学式1中，Q可为锶。在化学式1中，Z可为镁。在化学式1中，Q可为锶且Z可为镁。所述镧-镓基复合金属氧化物为钙钛矿型颗粒。钙钛矿型氧化物颗粒是指具有立方晶体结构的金属氧化物颗粒，其不仅表现出非导体、半导体和导体的特性，而且表现出超导现象。电解质膜基于CIEx，y色度分布表可具有0.39≤x≤0.40且0.35≤y≤0.36的色域。基于CIEx，y色度分布表具有0.39≤x≤0.40且0.35≤y≤0.36的色域的电解质膜的颜色可以是褐色或基于褐色的颜色。褐色是指显示带黑色的橙色，即橙色与黑色之间的颜色。本说明书提供了一种燃料电池，其包括空气电极、燃料电极和设置在所述空气电极和所述燃料电极之间的电解质膜。图2示意性地示出了固体氧化物燃料电池的发电原理，并且所述固体氧化物燃料电池由电解质膜(电解质)和形成于所述电解质膜的两个表面上的燃料电极(阳极)和空气电极(阴极)组成。参照示出了固体氧化物燃料电池的发电原理的图2，当空气在空气电极处被电化学还原时产生氧离子，并且所产生的氧离子通过电解质膜传递到燃料电极。诸如氢气、甲醇和丁烷的燃料被注入燃料电极中，并且燃料结合氧离子以在被电化学氧化的同时放出电子，从而产生水。电子通过反应移动至外电路。燃料电极是其中发生燃料的氧化反应的电极，并且可以包含用于燃料的氧化反应的催化剂。催化剂可以使用本领域已知的典型材料。例如，催化剂层可以选自铂、钌、锇、铂-钌合金、铂-锇合金、铂-钯合金和铂-过渡金属合金。空气电极是发生氧化剂的还原反应的场所，并且可以包含用于氧化剂的还原反应的催化剂。催化剂可以使用本领域已知的典型材料。例如，可使用铂或铂-过渡金属合金作为催化剂。燃料电极和空气电极的催化剂不仅可以直接使用，而且可以通过负载在碳基载体上使用。作为碳基载体，可以使用选自以下的任一者：石墨、炭黑、乙炔黑、Denka黑、科琴黑、活性炭、介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解质膜，其包含镧‑镓基复合金属氧化物，并且基于CIE(国际照明委员会)x，y色度分布表具有0.39≤x≤0.40且0.35≤y≤0.36的色域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.30 KR 10-2014-01320981.一种电解质膜，其包含镧-镓基复合金属氧化物，并且基于CIE(国际照明委员会)x，y色度分布表具有0.39≤x≤0.40且0.35≤y≤0.36的色域。2.根据权利要求1所述的电解质膜，其中所述电解质膜为褐色。3.根据权利要求1所述的电解质膜，其中所述镧-镓基复合金属氧化物由以下化学式1表示：[化学式1]La1-xQxGa1-yZyO3-δ在化学式1中，Q是半径为镧原子半径的90％或更大且110％或更小的一价金属、半径为镧原子半径的90％或更大且110％或更小的二价金属，和半径为镧原子半径的90％或更大且110％或更小的四价金属中的至少一种，Z是半径为镓原子半径的90％或更大且110％或更小的一价金属、半径为镓原子半径的90％或更大且110％或更小的二价金属，和半径为镓原子半径的90％或更大且110％或更小的四价金属中的至少一种，并且0＜x＜0.25，0＜y＜0.25且0＜δ＜0.5。4.根据权利要求3所述的电解质膜，其中Q为锶(Sr)、钙(Ca)、钾(K)、钡(Ba)、铈(Ce)、镨(Pr)和钕(Nd)中的至少一者。5.根据权利要求3所述的电解质膜，其中Z为镁(Mg)、锂(Li)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、锌(Zn)和锗(Ge)中的至少一者。6.根据权利要求3所述的电解质膜，其中Q为锶。7.根据权利要求3所述的电解质膜，其中Z为镁。8.根据权利要求1所述的电解质膜，其中所述镧-镓基复合金属氧化物为钙钛矿型颗粒。9.一种燃料电池，包括：空气电极；燃料电极；和设置在所述空气电极和所述燃料电极之间的根据权利要求1至8中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金钟优，柳昌锡，金钧中，崔光郁，任上赫，许炼爀，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR