【技术实现步骤摘要】
一种质子传导型半电池、质子传导型固体氧化物电池及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及固体氧化物电池
，具体而言，涉及一种质子传导型半电池、质子传导型固体氧化物电池及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]随着传统化石能源的日益枯竭及全球环境持续恶化，特别是在当前全球以碳达峰、碳中和的发展目标下。如何高效、绿色、环保地利用各种自然资源及能源存储成为当今各领域普遍关注的热点。固体氧化物电池(SOC)器件具有可逆工作模式，在燃料电池模式，固体氧化物燃料电池(SOFC)具有能量转化效率高、燃料适应性强、无噪音等优点，特别适合分布式发电，且无需使用贵金属催化剂或催化组分，并且可以兼容氢气与多种含碳气体和煤气化能源转化反应，被誉为“吃粗粮的大力士”。在电解模式下，固体氧化物电解池(SOEC)可以通过余热及各种电源实现电解水制备高纯氢气，具有能耗低、法拉第效率高、制氢纯度高等特点，同时可实现以二氧化碳为原料，生成附加值高的有机燃料或原料。
[0003]SOC根据电解质的载流子不同而分为氧离子传导型(O
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种质子传导型半电池，其特征在于，其由支撑层、燃料电极层和电解质层组装、烧结而成，所述支撑层的材料组成包括NiO和YSZ，所述电解质层的材料包括质子导体氧化物，所述燃料电极层的材料包括金属
‑
陶瓷复合材料。2.根据权利要求1所述的质子传导型半电池，其特征在于，所述质子导体氧化物选自SrCeO3基化合物、SrZrO3基化合物、BaCeO3基化合物、BaZrO3基化合物、CaZrO3基化合物、BaThO3基化合物、BaTbO3基化合物或钙钛矿型氧化物；优选地，所述钙钛矿型氧化物选自BaCe1‑
x
Zr
x
Y
0.2
‑
y
Yb
y
O3‑
δ
，0.1≤x≤0.8，0≤y≤0.1，0≤δ≤0.5；优选地，所述电解质层的材料还包括烧结助剂；优选地，所述电解质层的厚度为6
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20μm。3.根据权利要求1所述的质子传导型半电池，其特征在于，所述燃料电极层包括过渡层和活性层，所述过渡层与所述支撑层接触，所述活性层与所述电解质层接触，所述燃料电极层中金属的原料为过渡金属氧化物；优选地，所述过渡层的材料选自NiO
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(YSZ+BaCe1‑
x
Zr
x
Y
0.2
‑
y
Yb
y
O3‑
δ
)，0.1≤x≤0.8，0≤y≤0.1，0≤δ≤0.5；所述活性层的材料选自NiO
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BaCe1‑
x
Zr
x
Y
0.2
‑
y
Yb
y
O3‑
δ
，0.1≤x≤0.8，0≤y≤0.1，0≤δ≤0.5；优选地，所述过渡层中，YSZ与BaCe1‑
x
Zr
x
Y
0.2
‑
y
Yb
y
O3‑
δ
的质量比为3:7
‑
7:3；所述活性层中，BaCe1‑
x
Zr
x
Y
0.2
‑
y
Yb
y
O3‑
δ
与NiO的质量比为1:1
‑
1.5，所述活性层的厚度为20～40μm；所述过渡层中，(YSZ+BaCe1‑
x
Zr
x
Y
0.2
‑
y
Yb
y
O3‑
δ
)与NiO的质量比为1:1
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1.5，过渡层厚度为10～50μm；优选地，所述过渡层和所述活性层都包括造孔剂。4.根据权利要求1所述的质子传导型半电池，其特征在于，所述支撑层中的YSZ是指3mol％Y2O3稳定的ZrO2～5mol％Y2O3稳定的ZrO2，所述支撑层中YSZ与NiO的添加质量比为1:1～1.5；优选地，所述支撑层的厚度为400～800mm。5.一种如权利要求1
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4任一项所述的质子传导型半电池的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：分别采用流延成型制备出支撑层、燃料电极层和电解质层，然后将支撑层、燃料电极层和电解质层组装，经烧结获得所述质子传导型半电池。6.根据权利要求5所述的质子传导型半电池的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为1350
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【专利技术属性】
技术研发人员：王绍荣，黄祖志，李汶颖，李航，张广君，史彩霞，章慧麟，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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