權利要求書： 1.一種寬禁帶半導體電解質(zhì)燃料電池，其特征在于，其電解質(zhì)為寬禁帶半導體電解質(zhì)MgO，所述寬禁帶半導體電解質(zhì)MgO的制備包括如下步驟：

1)稱取可水解性鎂鹽并配制形成500ml、濃度為0.5mol/L的鎂鹽溶液，然后采用磁力攪拌器對所述鎂鹽溶液進行連續(xù)攪拌；

2)按與鎂鹽等摩爾比稱取可水解性鈉鹽并配制形成200ml鈉鹽溶液，然后將所述鈉鹽溶液逐滴加入到所述鎂鹽溶液中，攪拌5小時，停止攪拌，將料液于室溫下靜置12小時，過濾、清洗干凈，得前驅(qū)體；

3)將所述前驅(qū)體放置于130℃的烘箱中干燥24小時，最后將干燥后的物料于馬弗爐中在850℃溫度下煅燒5小時，再充分研磨，得到所述寬禁帶半導體電解質(zhì)的納米粉末。

2.根據(jù)權利要求1所述的寬禁帶半導體電解質(zhì)燃料電池，其特征在于，步驟1)中所述鎂鹽為硝酸鎂。

3.根據(jù)權利要求1所述的寬禁帶半導體電解質(zhì)燃料電池，其特征在于，步驟2)中所述鈉鹽為碳酸鈉。

4.一種權利要求1所述寬禁帶半導體電解質(zhì)燃料電池的組裝方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)稱取適量的NCAL粉末，按照粉末體積的3倍取松油醇，將所述NCAL粉末與所述松油醇充分混合后研磨，再將物料均勻的涂在泡沫鎳上，烘干制成NCAL?Ni電極片；

2)稱取0.25g寬禁帶半導體電解質(zhì)粉末，充分研磨，再在電池磨具中先放入一片所述NCAL?Ni電極，隨后將所述寬禁帶半導體電解質(zhì)粉末撒入，壓平，再覆蓋上一片所述NCAL?Ni電極，利用壓片機在10MPa下將模具中物料壓制成形，成電池片。

說明書： 一種寬禁帶半導體電解質(zhì)及其制備方法和寬禁帶半導體電解質(zhì)燃料電池及其組裝方法

技術領域[0001] 本發(fā)明涉及固體氧化物燃料電池技術領域，尤其涉及一種寬禁帶半導體電解質(zhì)及其制備方法和寬禁帶半導體電解質(zhì)燃料電池及其組裝方法。背景技術[0002] 固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種將燃料化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，其由于具有高能量轉(zhuǎn)化效率、低污染、以及燃料多樣性等優(yōu)點而吸引了廣泛的關注，近年來逐漸成為新能源領域的重點和熱點。[0003] 傳統(tǒng)SOFC通常采用摻雜氧化鋯和摻雜氧化鈰作為其核心部件的電解質(zhì)層。然而，這類電解質(zhì)材料需要在800～1000℃的高溫下工作，以獲取足夠高的離子電導率使電池正常運行，這也就造成了電池成本昂貴、技術復雜以及壽命衰減等問題，由此進一步導致SOFC商業(yè)化舉步維艱。[0004] 為了解決這一難題，需要開發(fā)在低溫下具有高離子傳導性的新型電解質(zhì)，從而降低電池的運行溫度。發(fā)明內(nèi)容[0005] 針對上述問題，現(xiàn)提供一種寬禁帶半導體電解質(zhì)及其制備方法和寬禁帶半導體電解質(zhì)燃料電池及其組裝方法，旨在有效解決SOFC電池中存在的問題。[0006] 具體技術方案如下：[0007] 本發(fā)明的第一個方面是提供一種寬禁帶半導體電解質(zhì)(MgO)的制備方法，具有這樣的特征，包括如下步驟[0008] 1)稱取可水解性鎂鹽并配制形成500ml、濃度為0.5mol/L的鎂鹽溶液，然后采用磁力攪拌器對鎂鹽溶液進行連續(xù)攪拌；[0009] 2)按與鎂鹽等摩爾比稱取可水解性鈉鹽并配制形成200ml鈉鹽溶液，然后將鈉鹽溶液逐滴加入到鎂鹽溶液中，攪拌5小時，停止攪拌，將料液于室溫下靜置12小時，過濾、清洗干凈，得前驅(qū)體；[0010] 3)將前驅(qū)體放置于130℃的烘箱中干燥24小時，最后將干燥后的物料于馬弗爐中在850℃溫度下煅燒5小時，再充分研磨，得到寬禁帶半導體電解質(zhì)的納米粉末。[0011] 上述的制備方法，還具有這樣的特征，步驟1)中鎂鹽為硝酸鎂。[0012] 上述的制備方法，還具有這樣的特征，步驟2)中鈉鹽為碳酸鈉。[0013] 本發(fā)明的第二個方面是提供一種寬禁帶半導體電解質(zhì)，具有這樣的特征，根據(jù)權利要求1?3任一項制備方法制備獲得。[0014] 本發(fā)明的第三個方面是提供一種基于上述寬禁帶半導體電解質(zhì)的燃料電池，具有這樣的特征，包括權利要求4的寬禁帶半導體電解質(zhì)。[0015] 本發(fā)明的第四個方面是提供一種基于上述寬禁帶半導體電解質(zhì)的燃料電池的組裝方法，具有這樣的特征，包括如下步驟：[0016] 1)稱取適量的NCAL粉末，按照粉末體積的3倍取松油醇，將NCAL粉末與松油醇充分混合后研磨，再將物料均勻的涂在泡沫鎳上，烘干制成NCAL?Ni電極片；[0017] 2)稱取0.25g寬禁帶半導體電解質(zhì)粉末，充分研磨，再在電池磨具中先放入一片NCAL?Ni電極，隨后將寬禁帶半導體電解質(zhì)粉末撒入，壓平，再覆蓋上一片NCAL?Ni電極，利用壓片機在10MPa下將模具中物料壓制成形，成電池片。[0018] 上述方案的有益效果是：[0019] 1)本發(fā)明提供的寬禁帶半導體電解質(zhì)(MgO)在420?500℃下具有可觀的離子電導率，并且因其具有6.29e的寬帶隙值，能夠有效降低電子電導率，從而可作為電解質(zhì)應用于SOFC中；[0020] 2)本發(fā)明提供的寬禁帶半導體電解質(zhì)可有效地降低燃料電池的運行溫度；[0021] 3)本發(fā)明提供的半導體電解質(zhì)燃料電池在低溫區(qū)間可表現(xiàn)出優(yōu)良的輸出功率、較好的可重復性和超過100小時的穩(wěn)定性；[0022] 4)本發(fā)明采用干壓法制備燃料電池，省略了傳統(tǒng)電池的高溫預燒步驟，簡化了電池制造工藝。附圖說明[0023] 圖1為本發(fā)明的實施例中提供的MgO的XRD圖；[0024] 圖2為本發(fā)明的實施例中提供的MgO的SEM圖；[0025] 圖3為本發(fā)明的實施例中提供的MgO的禁帶寬度值；[0026] 圖4為本發(fā)明的實施例中提供的燃料電池的截面圖；[0027] 圖5為本發(fā)明的實施例中提供的燃料電池的I?、I?P曲線；[0028] 圖6為本發(fā)明的實施例中提供的燃料電池的EIS圖譜；[0029] 圖7為本發(fā)明的實施例中提供的五片燃料電池的I?、I?P曲線比較圖；[0030] 圖8為本發(fā)明的實施例中提供的燃料電池的穩(wěn)定性圖。具體實施方式[0031] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。[0032] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。[0033] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。[0034] 實施例1[0035] 一種寬禁帶半導體電解質(zhì)，其制備方法為[0036] 1)稱取硝酸鎂并配制形成500ml、濃度為0.5mol/L的鎂鹽溶液，然后采用磁力攪拌器對鎂鹽溶液進行連續(xù)攪拌；[0037] 2)按與鎂鹽等摩爾比稱取碳酸鈉并配制形成200ml鈉鹽溶液，然后將鈉鹽溶液逐滴加入到鎂鹽溶液中，攪拌5小時，停止攪拌，將料液于室溫下靜置12小時，過濾、清洗干凈，得前驅(qū)體；[0038] 3)將前驅(qū)體放置于130℃的烘箱中干燥24小時，最后將干燥后的物料于馬弗爐中在850℃溫度下煅燒5小時，再充分研磨，得到寬禁帶半導體電解質(zhì)的納米粉末。[0039] 如圖1、圖2所述，本發(fā)明的實施例中提供的寬禁帶半導體電解質(zhì)與MgO標準PDF卡片(JCPDS:00?026958)一致，為方鎂石結構，且其顆粒分布均勻，尺寸大小為200?500nm.[0040] 如圖3所示，本發(fā)明的實施例中提供的寬禁帶半導體電解質(zhì)具有6.29e的寬帶隙值(根據(jù)紫外可見光分光光度計測試的光吸收結果轉(zhuǎn)化而來)。[0041] 實施例2[0042] 一種基于上述寬禁帶半導體電解質(zhì)的燃料電池，其組裝方法為：[0043] 1)稱取適量的NCAL粉末(Ni0.8Co0.15Al0.05LiO2?δ，購買自天津巴莫科技公司)，按照粉末體積的3倍取松油醇，將NCAL粉末與松油醇充分混合后研磨，再將物料均勻的涂在泡沫鎳上，烘干制成NCAL?Ni電極片；[0044] 2)稱取0.25g寬禁帶半導體電解質(zhì)粉末，充分研磨，再在電池磨具中先放入一片NCAL?Ni電極，隨后將寬禁帶半導體電解質(zhì)粉末撒入，壓平，再覆蓋上一片NCAL?Ni電極，利用壓片機在10MPa下將模具中物料壓制成形，成電池片。[0045] 如圖4所示，本發(fā)明的實施例提供的燃料電池的橫截面中可清晰的看到MgO電解質(zhì)層和多孔NCAL?Ni電極，且中間電解質(zhì)層氣密性較好。[0046] 如圖5所示，本發(fā)明的實施例中提供的燃料電池在420?500℃低溫區(qū)間內(nèi)的開路電?2壓均在1以上，沒有任何短路現(xiàn)象，在500℃測試時其功率密度達到810mWcm ，展現(xiàn)了可觀的輸出性能。

[0047] 如圖6所示，本發(fā)明的實施例中提供的燃料電池中電極的極化電阻隨著溫度的降低顯著增大，這表明隨著溫度的降低電極的催化活性大幅度降低，從而導致電池性能下降；與此同時，該電池的歐姆電阻逐步增大，但增長幅度較小，說明MgO電解質(zhì)在低溫區(qū)間依然能維持較高的離子電導率。

[0048] 本發(fā)明中重復如上步驟并制備獲得5片電池片。如圖7所示，各電池的性能波動幅度較小，這表明該燃料電池的性能具有較好的可重復性。[0049] 如圖8所示，本發(fā)明的實施例中提供的燃料電池在500℃、100mAcm?2的定電流密度下仍可以持續(xù)穩(wěn)定的運行，且工作電壓維持在約0.9超過了100小時，其穩(wěn)定性十分可觀。[0050] 如上，說明本發(fā)明提供的寬禁帶半導體電解質(zhì)可有效降低固體氧化物燃料電池的操作溫度。[0051] 以上僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的實施方式及保護范圍，對于本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。