阅读说明：本技术 一种固体电解质、其制备方法及固体氧化物燃料电池 (Solid electrolyte, preparation method thereof and solid oxide fuel cell ) 是由 李长久 于 2019-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种固体电解质,具有式1所示化学式：Ti<Sub>x</Sub>M<Sub>y</Sub>Ta<Sub>1-x-y</Sub>O<Sub>5-δ</Sub>式1；其中,M为Fe、Al、Ga、Sn、Co、W、Ce、Mo、La、Y、V或Cr,0.05≤x≤0.30,0.01≤y≤0.20,δ表示因氧空位的产生,氧原子减少的数量。本发明的固体氧化物固体电解质在600～800℃中温范围,有高的氧离子电导率和低的热膨胀系数,室温到800℃的热膨胀系数为1.06～4.48×10<Sup>-6</Sup>/K；在温度和气氛变化时保持性能稳定,内应力小,可应用于中高温条件下氧离子电导的传感器和固体氧化物燃料电池。本发明还提供了一种固体电解质的制备方法和一种固体氧化物燃料电池。(The invention provides a solid electrolyte, which has a chemical formula shown in formula 1: ti x M y Ta 1‑x‑y O 5‑δ Formula 1; wherein M is Fe, Al, Ga, Sn, Co, W, Ce, Mo, La, Y, V or Cr, x is more than or equal to 0.05 and less than or equal to 0.30, Y is more than or equal to 0.01 and less than or equal to 0.20, and delta represents the number of oxygen atoms reduced due to the generation of oxygen vacancies. The solid oxide solid electrolyte has high oxygen ion conductivity and low thermal expansion coefficient in the medium temperature range of 600-800 ℃, and the thermal expansion coefficient from room temperature to 800 ℃ is 1.06-4.48 multiplied by 10 ‑6 K; the performance is kept stable when the temperature and the atmosphere change, the internal stress is small, and the method can be applied to sensors of oxygen ion conductance and solid oxide fuel cells under medium-high temperature conditions. The invention also provides a preparation method of the solid electrolyte and a solid oxideA fuel cell.)

一种固体电解质、其制备方法及固体氧化物燃料电池

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种固体电解质、其制备方法及固体氧化物燃料电池。

背景技术

固体电解质用于固体氧化物燃料电池(SOFC)、传感器、电催化、膜分离和膜反应器等，在能源、冶金、化工和环保等领域具有广阔的应用前景。其中，SOFC以其发电效率高，对燃料适应性宽，无腐蚀，全固化，极低的NO_X和SO_X、噪声和粉尘排放等，被称为21世纪的绿色能源。传统的固体氧化物燃料电池采用萤石结构的钇稳定的氧化锆(YSZ)作为固体电解质，其工作温度必须在1000℃左右才能达到足够高的离子电导率(约0.1S/cm)，如此高温下由于电解质、电极和连接材料间的热膨胀系数的差异和界面间的化学反应，将降低SOFC的冷热循环使用性能，寿命剧减。如果能把SOFC工作温度降至600～800℃，寿命可望延长三倍，增加电极、密封及连接材料的选择范围，降低原料和制作的成本，同时，增大SOFC运行的安全性。

A.S.Urusova等研究了氧缺位钙钛矿型BaFe_0.9-xY_0.1Co_xO_3-δ的制备和性能。通过溶胶-凝胶或固相法制得的x≤0.15的电解质随温度变化时钙钛矿结构能稳定存在。但是电导率相对较低，热膨胀系数较高(16～20×10^-6K^-1)的缺点限制了其在燃料电池上的应用。

SOFC是一种重要的能源转化装置，其技术的发展对于解决日益严重的能源危机现状具有重要的意义。SOFC核心部件固体电解质性能的优劣直接影响燃料电池的使用性能。目前研究较多的固体电解质材料有四种体系：ZrO₂基、CeO₂基、Bi₂O₃基和LaGaO₃基，但由于它们存在诸多缺点，如高温电导率较低、热膨胀系数较高、存在电子导电、发生高温相转变等等从而限制了它们的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体电解质、其制备方法及固体氧化物燃料电池，本发明中的固体电解质离子电导率高、且热膨胀系数低。

本发明提供一种固体电解质，具有式1所示化学式：

Ti_xM_yTa_1-x-yO_5-δ 式1；

其中，M为Fe、Al、Ga、Sn、Co、W、Ce、Mo、La、Y、V或Cr，0.05≤x≤0.30，0.01≤y≤0.20，δ表示因氧空位的产生，氧原子减少的数量。

优选的，所述M为Fe，0.01≤y≤0.2；

所述M为Al，0.01≤y≤0.20；

所述M为Ga，0.01≤y≤0.20；

所述M为Cr，0.01≤y≤0.20。

本发明提供一种固体电解质的制备方法，包括以下步骤：

A)将Ta粉、Ti粉和M_iO_j金属粉在氢氟酸中溶解，然后与草酸溶液混合，得到混合金属离子溶液；

B)将含有聚乙二醇的氨水溶液滴定到所述混合金属离子溶液中，进行沉淀反应，得到的沉淀物进行焙烧，得到纳米混合粉体；

C)将得到的纳米混合粉体进行烧结，得到固体电解质；

所述固体电解质具有式1所示化学式：

Ti_xM_yTa_1-x-yO_5-δ 式1；

其中，M为Fe、Al、Ga、Sn、Co、W、Ce、Mo、La、Y、V或Cr，0.05≤x≤0.30，0.01≤y≤0.20，δ表示因氧空位的产生，氧原子减少的数量。

优选的，所述草酸溶液的质量浓度为10～15％。

优选的，所述混合金属离子溶液中，金属粒子的总浓度为0.001～0.5mol/L。

优选的，所述氨水溶液中，聚乙二醇的质量分数为1～5％。

优选的，所述步骤B)中焙烧的温度为500～1000℃；

所述步骤B)中焙烧的时间为为1～4h。

优选的，所述步骤C)中烧结的温度为1400～1600℃；

所述烧结的时间为1～5小时。

优选的，得到所述步骤B)中的混合纳米粉体后，将所述混合纳米粉体与有机粘结剂混合，进行干压成型，得到坯体，再将所述坯体进行烧结。

本发明提供一种固体氧化物燃料电池，其特征在于，包括上文所述的固体电解质。

本发明提供了一种固体电解质，具有式1所示化学式：Ti_xM_yTa_1-x-yO_5-δ式1；其中，M为Fe、Al、Ga、Sn、Co、W、Ce、Mo、La、Y、V或Cr，0.05≤x≤0.30，0.01≤y≤0.20，δ表示因氧空位的产生，氧原子减少的数量。本发明的固体氧化物固体电解质在600～800℃中温范围，有高的氧离子电导率(6.24×10^-7～2.6×10^-1S/cm)和低的热膨胀系数，室温到800℃的热膨胀系数为1.06～4.48×10^-6/K；在温度和气氛变化时保持性能稳定，内应力小，可应用于中高温条件下氧离子电导的传感器和固体氧化物燃料电池。

本发明还提供了一种固体电解质的制备方法，本发明采用草酸盐沉淀法制备Ta₂O₅、TiO₂和M_iO_j纳米混合粉体，使三种金属氧化物在微观尺寸是上保持均匀，降低烧结温度，减少烧结时间。

具体实施方式

本发明提供了一种固体电解质，具有式1所示化学式：

Ti_xM_yTa_1-x-yO_5-δ 式1；

其中，M为Fe、Al、Ga、Sn、Co、W、Ce、Mo、La、Y、V或Cr，0.05≤x≤0.30，0.01≤y≤0.20，δ代表由于氧空位的产生，氧原子减少的数量。

优选的，0.06≤x≤0.25，更优选为，0.06≤x≤0.20，具体的，在本发明的实施例中，x为0.06、0.10或0.20。

优选的，当M为Fe，0.01≤y≤0.20，优选的，0.02≤y≤0.15，具体的，在本发明的实施例中，可以是0.02、0.08或0.15；

所述M为Al，0.01≤y≤0.20，优选的，0.02≤y≤0.15，具体的，在本发明的实施例中，可以是0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12或0.15；

所述M为Ga，0.01≤y≤0.20，优选的，0.02≤y≤0.15，具体的，在本发明的实施例中，可以是0.02、0.05、0.07、0.10、0.13或0.15；

所述M为Cr，0.01≤y≤0.20，优选的，0.02≤y≤0.15，具体的，在本发明的实施例中，可以是0.02、0.05、0.07、0.10、0.13或0.15。

所述M为Sn、Co、W、Ce、Mo、La、Y、V，0.01≤y≤0.20，优选的，0.02≤y≤0.15。

具体的，在本发明的实施例中，所述固体电解质具有以下任意一种化学式：Ti_0.06Fe_0.02Ta_0.92O_5-δ、Ti_0.1Fe_0.08Ta_0.82O_5-δ、Ti_0.2Fe_0.15Ta_0.65O_5-δ、Ti_0.06Al_0.02Ta_0.92O_5-δ、Ti_0.08Al_0.04Ta_0.88O_5-δ、Ti_0.1Al_0.06Ta_0.84O_5-δ、Ti_0.12Al_0.08Ta_0.8O_5-δ、Ti_0.014Al_0.1Ta_0.76O_5-δ、Ti_0.17Al_0.12Ta_0.71O_5-δ、Ti_0.2Al_0.15Ta_0.65O_5-δ、Ti_0.6 Ga_0.2Ta_0.92O_5-δ、Ti_0.09 Ga_0.05Ta_0.86O_5-δ、Ti_0.12Ga_0.07Ta_0.81O_5-δ、Ti_0.15 Ga_0.1Ta_0.75O_5-δ、Ti_0.18 Ga_0.13Ta_0.69O_5-δ、Ti_0.2 Ga_0.15Ta_0.65O_5-δ、Ti_0.6Cr_0.2Ta_0.92O_5-δ、Ti_0.09 Cr_0.05Ta_0.86O_5-δ、Ti_0.12 Cr_0.07Ta_0.81O_5-δ、Ti_0.18 Cr_0.13Ta_0.69O_5-δ或Ti_0.2Cr_0.15Ta_0.65O_5-δ。

本发明还提供了一种固体电解质的制备方法，包括以下步骤：

A)将Ta粉、Ti粉和M_iO_j金属粉在氢氟酸中溶解，然后与草酸溶液混合，得到混合金属离子溶液；

B)将含有聚乙二醇的氨水溶液滴定到所述混合金属离子溶液中，进行沉淀反应，得到的沉淀物进行焙烧，得到纳米混合粉体；

C)将得到的纳米混合粉体进行烧结，得到固体电解质；

所述固体电解质具有式1所示化学式：

Ti_xM_yTa_1-x-yO_5-δ 式1；

其中，M为Fe、Al、Ga、Sn、Co、W、Ce、Mo、La、Y、V或Cr，0.05≤x≤0.30，0.01≤y≤0.20，δ代表由于氧空位的产生，氧原子减少的数量。

在本发明中，所述M_iO_j优选为Fe₂O₃、Al₂O₃、Ga₂O₃、SnO₂、Co₂O₃、WO₂、CeO₂、Mo₂O₃、La₂O₃、Y₂O₃、V₂O₅或Cr₂O₃；所述Ta粉、Ti粉和M_iO_j金属粉的摩尔用量根据式1化学式中各元素的摩尔比确定即可。

在本发明中，所述氢氟酸优选为分析纯HF，所述氢氟酸的用量为每摩尔的样品加入不少于0.5L的氢氟酸。

所述草酸溶液的质量浓度优选为10～15％，更优选为12～13％；本发明在所述氢氟酸溶液的金属离子溶液中加入草酸溶液，配制成金属离子浓度为0.001～0.5mol/L的混合溶液，更优选为0.005～0.2mol/L。

得到混合金属离子溶液后，本发明将含有聚乙二醇的氨水溶液滴定到所述混合金属离子溶液中，进行沉淀反应，得到沉淀物，本发明优选在所述滴定的过程中，控制滴定速度，同时进行机械搅拌，保持溶液pH在pH≥11；滴定过程中生成悬浊液，优选使用超声分散。

在本发明中，所述氨水中聚乙二醇的质量浓度优选为1～3％；所述聚乙二醇作为分散剂，优选为PEG10000，本发明对所属聚乙二醇的氨水溶液的用量没有特殊的限制，滴定至没有沉淀生成即可。

滴定至没有沉淀产生之后，过滤得到沉淀物后，本发明优选使用去离子水对其进行清洗，然后使用无水乙醇进行脱水处理，再进行干燥和焙烧，得到纳米混合粉体。

在本发明中，所述干燥的温度优选为70～90℃，更优选为75～85℃，最优选为80℃；所述干燥的时间优选为12～24小时，更优选为15～20小时。

所述焙烧的温度优选为500～1000℃，更优选为600～900℃，最优选为650～850℃；所述焙烧的时间优选为1～4h。

得到纳米混合粉体后，本发明优选将所述粉体与有机粘结剂混合，干压成型，脱模后进行干燥，得到坯体。

在本发明中，所述有机粘结剂优选为聚乙烯醇有机粘结剂，所述有机粘结剂的质量分数优选为2～8％，更优选为3～7％；所述干压成型的压力优选＞100MPa；脱模之后的干燥温度优选为80～100℃。

得到坯体后，本发明将所述坯体进行烧结，得到固体电解质，本发明优选在中性和氧化气氛下对坯体进行烧结，所述烧结优选为无压烧结。

所述烧结的温度优选为1400～1700℃，更优选为1500～1600℃；所述烧结的时间优选为1～5小时，更优选为2～4小时。在本发明的无压反应烧结过程中，Ta₂O₅和掺杂物TiO₂和M_iO_j发生固相相反应生成固溶体，制得纳米晶TiO₂和M_iO_j掺杂的Ta₂O₅基氧离子导体固体电解质。

本发明还提供了一种固体氧化物燃料电池，包括上文所述的固体电解质。本发明对所述燃料电池的正极、负极以及其他部件没有特殊的限制，采用本领域常用的燃料电池的正极、负极及其他部件即可。

本发明提供了一种固体电解质，具有式1所示化学式：Ti_xM_yTa_1-x-yO_5-δ式1；其中，M为Fe、Al、Ga、Sn、Co、W、Ce、Mo、La、Y、V或Cr，0.05≤x≤0.30，0.01≤y≤0.20，δ代表由于氧空位的产生，氧原子减少的数量。本发明的固体氧化物固体电解质在600～800℃中温范围，有高的氧离子电导率(6.24×10^-7～2.6×10^-1S/cm)和低的热膨胀系数，室温到830℃的热膨胀系数为1.06～4.48×10^-6/K；在温度和气氛变化时保持性能稳定，内应力小，可应用于中高温条件下氧离子电导的传感器和固体氧化物燃料电池。

本发明还提供了一种固体电解质的制备方法，本发明采用草酸盐沉淀法制备Ta₂O₅、TiO₂和M_xO_y纳米混合粉体，使三种金属氧化物在微观尺寸是上保持均匀，降低烧结温度，减少烧结时间。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种固体电解质、其制备方法及固体氧化物燃料电池进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

首先配制前驱体溶液，即用适量的分析纯HF，溶解Ta粉、Ti粉和Fe₂O₃粉，与质量分数为10wt％～15wt％草酸溶液混合配制成金属离子总浓度为0.1mol/L的溶液；其中，Ti粉摩尔含量为6％、Fe₂O₃粉摩尔含量为2％，Ta粉摩尔含量为92％。

在室温条件下将含有1wt％PEG10000分散剂的氨水溶液逐步滴定到混合溶液中，进行水解反应；在滴定过程中，控制滴定速度，进行机械搅拌，控制pH≥11；生成的悬浊液用超声波分散，经离心处理得到沉淀，用去离子水清洗，无水乙醇脱水，在85℃干燥20小时，500℃焙烧得到纳米混合粉体；

在上述所得的纳米混合粉中加入3wt％的聚乙烯醇有机粘结剂，经大于100MPa干压成型，制得的圆片，脱模，85℃干燥制成坯体；

坯体烧结温度为1400℃，烧结气氛为空气气氛，保温时间为5小时，制得化学式为Ti_0.06Fe_0.02Ta_0.92O_5-δ的固体电解质。

实施例2～3

按照实施例1中的方法制备得到固体电解质，不同的是，实施例2～3中的金属粉摩尔比不同：

实施例2：Ti粉摩尔含量为10％、Fe₂O₃粉摩尔含量为8％，Ta粉摩尔含量为82％；制得化学式为Ti_0.1Fe_0.08Ta_0.82O_5-δ的固体电解质；

实施例3：Ti粉摩尔含量为20％、Fe₂O₃粉摩尔含量为15％，Ta粉摩尔含量为65％；制得化学式为Ti_0.2Fe_0.15Ta_0.65O_5-δ的固体电解质。

测试了实施例1～3中的固体电解质在400～800℃下的离子电导率，结果如表1所示；测试了实施例1～3中固体电解质30～800℃的热膨胀系数，结果如表2所示。

表1 实施例1～3中Ti_xFe_yTa_1-x-yO_5-δ固体电解质的电导率

表2 实施例1～3中Ti_xFe_yTa_1-x-yO_5-δ固体电解质的热膨胀系数

由表1可知，本发明方法制备的TiO₂、Fe₂O₃掺杂Ta₂O₅固体电解质在超过600℃条件下的电导率已经超过10^-2S/cm，可满足作为SOFC燃料电池的工作需求。并在30～800℃范围，见表2，其热膨胀系数为3.72～3.79×10^-6K^-1，属于低热膨胀性固体电解质材料。与Y₂O₃稳定的ZrO₂(YSZ)固体电解质相比，本发明方法制备的TiO₂、Fe₂O₃掺杂Ta₂O₅固体电解质具有更高的氧离子电导率和更低的热膨胀系数。

实施例4～10

按照实施例1中的方法制备固体电解质，不同的是，实施例4～10中的金属粉种类与摩尔比与实施例1不同：

实施例4：Ti粉摩尔含量为6％、Al₂O₃粉摩尔含量为2％，Ta粉摩尔含量为92％；制得化学式为Ti_0.06Al_0.02Ta_0.92O_5-δ的固体电解质；

实施例5：Ti粉摩尔含量为8％、Al₂O₃粉摩尔含量为4％，Ta粉摩尔含量为88％；制得化学式为Ti_0.08Al_0.04Ta_0.88O_5-δ的固体电解质；

实施例6：Ti粉摩尔含量为10％、Al₂O₃粉摩尔含量为6％，Ta粉摩尔含量为84％；制得化学式为Ti_0.1Al_0.06Ta_0.84O_5-δ的固体电解质；

实施例7：Ti粉摩尔含量为12％、Al₂O₃粉摩尔含量为8％，Ta粉摩尔含量为80％％；制得化学式为Ti_0.12Al_0.08Ta_0.8O_5-δ的固体电解质；

实施例8：Ti粉摩尔含量为14％、Al₂O₃粉摩尔含量为10％，Ta粉摩尔含量为76％；制得化学式为Ti_0.014Al_0.1Ta_0.76O_5-δ的固体电解质；

实施例9：Ti粉摩尔含量为17％、Al₂O₃粉摩尔含量为12％，Ta粉摩尔含量为71％；制得化学式为Ti_0.17Al_0.12Ta_0.71O_5-δ的固体电解质；

实施例10：Ti粉摩尔含量为20％、Al₂O₃粉摩尔含量为15％，Ta粉摩尔含量为65％；制得化学式为Ti_0.2Al_0.15Ta_0.65O_5-δ的固体电解质；

测试了实施例4～10中的固体电解质在400～800℃下的离子电导率，结果如表3所示；测试了实施例4～10中固体电解质30～800℃的热膨胀系数，结果如表4所示。

表3 实施例4～10中Ti_xAl_yTa_1-x-yO_5-δ固体电解质的电导率

表4 实施例4～10中Ti_xAl_yTa_1-x-yO_5-δ固体电解质的热膨胀系数

由表3可知，本发明方法制备的TiO₂、Al₂O₃掺杂Ta₂O₅固体电解质在超过600℃条件下的电导率已经超过10^-2S/cm，可满足作为SOFC燃料电池的工作需求。并在30～800℃范围，见表4，其热膨胀系数为1.06～2.60×10^-6K^-1，属于低热膨胀性固体电解质材料。与Y₂O₃稳定的ZrO₂(YSZ)固体电解质相比，本发明方法制备的TiO₂、Al₂O₃掺杂Ta₂O₅固体电解质具有更高的氧离子电导率和更低的热膨胀系数。

实施例11～16

按照实施例1中的方法制备固体电解质，不同的是，实施例11～16中的金属粉种类与摩尔比与实施例1不同：

实施例11：Ti粉摩尔含量为6％、Ga₂O₃粉摩尔含量为2％，Ta粉摩尔含量为92％；制得化学式为Ti_0.6 Ga_0.2Ta_0.92O_5-δ的固体电解质；

实施例12：Ti粉摩尔含量为9％、Ga₂O₃粉摩尔含量为5％，Ta粉摩尔含量为86％；制得化学式为Ti_0.09 Ga_0.05Ta_0.86O_5-δ的固体电解质；

实施例13：Ti粉摩尔含量为12％、Ga₂O₃粉摩尔含量为7％，Ta粉摩尔含量为81％；制得化学式为Ti_0.12 Ga_0.07Ta_0.81O_5-δ的固体电解质；

实施例14：Ti粉摩尔含量为15％、Ga₂O₃粉摩尔含量为10％，Ta粉摩尔含量为75％；制得化学式为Ti_0.15 Ga_0.1Ta_0.75O_5-δ的固体电解质；

实施例15：Ti粉摩尔含量为18％、Ga₂O₃粉摩尔含量为13％，Ta粉摩尔含量为69％；制得化学式为Ti_0.18 Ga_0.13Ta_0.69O_5-δ的固体电解质；

实施例16：Ti粉摩尔含量为20％、Ga₂O₃粉摩尔含量为15％，Ta粉摩尔含量为65％；制得化学式为Ti_0.2 Ga_0.15Ta_0.65O_5-δ的固体电解质；

测试了实施例11～16中的固体电解质在400～800℃下的离子电导率，结果如表5所示；测试了实施例11～16中固体电解质30～800℃的热膨胀系数，结果如表6所示。

表5 本发明实施例11～16中Ti_xGa_yTa_1-x-yO_5-δ固体电解质的电导率

表6 本发明实施例11～16中Ti_xGa_yTa_1-x-yO_5-δ固体电解质的热膨胀系数

由表5可知，本发明方法制备的TiO₂、Ga₂O₃掺杂Ta₂O₅固体电解质在超过600℃条件下的电导率已经超过10^-3S/cm，可满足作为SOFC燃料电池的工作需求。并在30～800℃范围，见表6，其热膨胀系数为2.50～3.04×10^-6K^-1，属于低热膨胀性固体电解质材料。与Y₂O₃稳定的ZrO₂(YSZ)固体电解质相比，本发明方法制备的TiO₂、Ga₂O₃掺杂Ta₂O₅固体电解质具有更高的氧离子电导率和更低的热膨胀系数。

实施例17～22

按照实施例1中的方法制备固体电解质，不同的是，实施例11～16中的金属粉种类与摩尔比与实施例1不同：

实施例17：Ti粉摩尔含量为6％、Cr₂O₃粉摩尔含量为2％，Ta粉摩尔含量为92％；制得化学式为Ti_0.6 Cr_0.2Ta_0.92O_5-δ的固体电解质；

实施例18：Ti粉摩尔含量为9％、Cr₂O₃粉摩尔含量为5％，Ta粉摩尔含量为86％；制得化学式为Ti_0.09 Cr_0.05Ta_0.86O_5-δ的固体电解质；

实施例19：Ti粉摩尔含量为12％、Cr₂O₃粉摩尔含量为7％，Ta粉摩尔含量为81％；制得化学式为Ti_0.12 Cr_0.07Ta_0.81O_5-δ的固体电解质；

实施例21：Ti粉摩尔含量为18％、Cr₂O₃粉摩尔含量为13％，Ta粉摩尔含量为69％；制得化学式为Ti_0.18 Cr_0.13Ta_0.69O_5-δ的固体电解质；

实施例22：Ti粉摩尔含量为20％、Cr₂O₃粉摩尔含量为15％，Ta粉摩尔含量为65％；制得化学式为Ti_0.2 Cr_0.15Ta_0.65O_5-δ的固体电解质；

测试了实施例17～22中的固体电解质在400～800℃下的离子电导率，结果如表7所示；测试了实施例17～22中固体电解质30～800℃的热膨胀系数，结果如表8所示。

表7本发明实施例17～22中Ti_xCr_yTa_1-x-yO_5-δ固体电解质的电导率

表8 本发明实施例17～22中Ti_xCr_yTa_1-x-yO_5-δ固体电解质的热膨胀系数

由表7可知，本发明方法制备的TiO₂、Cr₂O₃掺杂Ta₂O₅固体电解质在超过600℃条件下的电导率已经超过10^-1S/cm，可满足作为SOFC燃料电池的工作需求。并在30～800℃范围，见表8，其热膨胀系数为2.33～4.48×10^-6K^-1，属于低热膨胀性固体电解质材料。与Y₂O₃稳定的ZrO₂(YSZ)固体电解质相比，本发明方法制备的TiO₂、Cr₂O₃掺杂Ta₂O₅固体电解质具有更高的氧离子电导率和更低的热膨胀系数。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。