一种新型钙钛矿太阳能电池技术发展的新一代先进燃料电池的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明属于固体氧化物燃料电池（S0FC)技术领域，具体设及用新型巧铁矿太阳 能电池技术发展新一代的先进燃料电池，公开了材料和器件的构造。比传统的S0FC技术构 造的燃料电池性能提高3-5倍，且廉价。
【背景技术】
[0002] 最近太阳能电池在新型巧铁矿材料和技术的出现后得到日新月异的发展，转换 效率是目前所有太阳能电池中最高的，达到近20%。除了其特异功能的巧铁矿结构的有 机-无机杂化材料的优异物理性能外，其特殊的器件构造技术和结构是另一个成功的原 因。究其器件结构，我们知道有机-无机巧铁矿为关键的功能层，是有效产生电荷载流子和 电荷分离的关键材料，电子导电Ti〇2层和空穴导电层制约器件载流子和电流的输出。因为 有机-无机巧铁矿材料本身是空穴导电特性，加上有机空穴导电材料比黄金贵10倍的价 格，所W，也有大量的研发是不要空穴导电层的新一代太阳能电池，虽然其转换效率有所损 失。但是，对于廉价的无机陶瓷空穴导电材料其造价就根本不是问题。完全按照此先进巧 铁矿太阳能电池来发展新一代先进燃料电池则是绝无仅有的发明。
[0003] 根据巧铁矿太阳能电池的结构和原理，我们用P-型巧铁矿氧化物，例如铜（领） 锁钻铁化a，BaSrCoFe)氧化物代替有机-无机巧铁矿杂化材料，同时加入高离子导电材料， 衫和巧共同渗杂的氧化姉，SmCa-Ce〇2,或者La-Nd-Sm，La-Nd-Sm-Pr多离子渗杂氧化姉，形 成半导体-离子的新型复合功能材料。运是关键的核屯、材料的发明。其次用η-型电子导 电的巧铁矿氧化物，如儀、钻、铁修饰的铜锁巧铁氧化物或锁铁钢氧化物作为电子导电层， W及廉价的儀钻裡或儀钻侣裡（NCL或NCAL)氧化物为空穴导电层构造新型燃料电池。进 一步结合燃料电池的特点，用泡沫儀为阳极支撑和集电极相当于巧铁矿太阳能电池的ΙΤ0 或者FT0导电玻璃，而太阳能电池阴极运边的金属集电极通常为金则可W在燃料电池省掉 或者也用泡沫儀代替。
[0004] 巧铁矿氧化物是最有效的先进S0FC电极材料。它具有良好的电子、空穴的导电性 W及一定的氧离子导电。巧铁矿具有ΑΒ化结构。A是大的阳离子，通常为稀±元素铜等，碱 金属元素领等，具备12-个氧离子协同构型，而小的过渡金属元素例如Ti，化，Co,化，Μη等 为6度氧离子对称协同环境。我们选择La〇.eSr〇.4Co〇.2Fe〇.s〇3 1 (LSCF)为例，运是把锁渗杂进 钻酸铜氧化物结构形成的A-改性巧铁矿结构材料。它具有高的P-型电导率，90(TC时达到 230S/cm2,并具有高的氧离子电导率0. 2S/cm，已发现LSCF在S0FC中有好的电极催化活性。
[0005] 另一方面，铁酸盐是一类新兴电子导电的巧铁矿结构材料，例如铜渗杂铁酸锁 化ST)。但是由于其低的电子导电性需要进一步通过对A-位修饰而提高电子导电性。另外 利用B-位的离子在氧化和还原不同气氛的变价特性提高其电化学和电极的催化活性和燃 料电池的性能，例如La〇.2Sr〇.25Ca〇.45Ti〇3化SCT)并进一步用过渡金属元素，Ni，Cu，Co,化来 改性提高导电性和电极催化活性。
[0006] 为了实现燃料电池的性能，需要高性能的离子导电材料。我们采用渗杂或多离子 渗杂，例如Sm3邢化2+共渗杂，La-Pr-Nd多渗杂的氧化姉，实现高的离子导电性。据报道 Sm3+和化2+共渗杂氧化姉是迄今为止最高氧离子电导率的材料在溫度为700°C时达0. 1S/ cm。进一步制备P-导电的LSCF巧铁矿和渗杂氧化姉的半导体离子新型功能的复合材料。 我们还发现，用裡渗杂的过渡金属氧化物代替巧铁矿氧化物和渗杂氧化姉制备的半导体离 子复合材料，能够获得更好的燃料电池性能，特别是商业的裡电池正极材料NCL和NCAL。
[0007] 最后按照巧铁矿太阳能电池的构造和技术来发展和构造新一代先进燃料电池，如 下所述。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是采用最近太阳能电池的先进技术和原理发展新一代先进燃料电 池。提供固体氧化物燃料电池商业化一条新路。
[0009] 本发明是运样实现的：采用巧铁矿太阳能电池的结构和技术，如图1所示，不同于 传统的燃料电池构造，运是没有电解质隔膜的电池结构。按照巧铁矿太阳能电池技术，核屯、 功能层为P-型的巧铁矿氧化物或者P-导电的金属氧化物与离子导电材料，如渗杂氧化姉 的复合材料，即半导体-离子复合材料。在其两边辅W电子导电层和空穴导电层，加上金属 集电极（泡沫儀）即完成新型燃料电池的构造，具体描述如下。
[0010] 如太阳能电池一样，巧铁矿的吸光层是器件的核屯、。新型燃料电池也是一样具有 核屯、的功能层，它既导电子，同时又传输离子完成燃料电池的化学能到电能的转化，实现燃 料电池的氧化-还原的反应。例如La度a)S;rCoFe-氧化物代替太阳能电池的有机-无机 巧铁矿材料，或者用P-导电的金属氧化物，例如廉价的儀钻侣裡（NiCoAlLi)氧化物为空 穴导电，同时加入高离子导电材料，衫和巧共同渗杂的氧化姉，SmCa-Ce〇2,或者La-Nd-Sm， La-Pr-Nd-Sm等多离子渗杂氧化姉，形成半导体-离子的新型复合功能材料。其次用η-型 电子导电的巧铁矿氧化物，如铜锁巧铁和锁铁钢氧化物或其它具有电子导电性能的金属氧 化物作为电子导电层，具有Ρ-型导电的金属氧化物，典型的为NCL或NCAL为空穴导电层如 此构造新型燃料电池。 W11] 进一步结合燃料电池的特点：
[0012] i)用高电子导电的金属氧化物如裡渗杂的儀-钻-铁氧化物代替电子导电的巧铁 矿氧化物；
[0013] ii)用泡沫儀为阳极支撑和集电极相当于巧铁矿太阳能电池的口0或者FT0导电 玻璃，而太阳能电池阴极运边的金属集电极通常为金则可W在燃料电池省掉或者也用泡沫 儀代替。
[0014] 本发明根据巧铁矿太阳能电池发展新一代先进燃料电池的材料和技术。
[001引有益效果：与现有技术相比，本发明具有W下优点：
[0016] (1)由于去除电解质的限制，使用廉价的功能材料，有益于商业化；
[0017] 似同时大大增强燃料电池的低溫性能；
[0018] (3)降低材料成本，简单的器件制造技术便于大规模生产；
[0019] (4)同一器件具有同时实现太阳能与燃料转化为电能的潜力；
[0020] (5)实现了小模块化设计，便于维护、扩展、移动。
【附图说明】
[0021] 图1用巧铁矿太阳能电池的技术构造新型燃料电池-结构图
[0022] 图2是传统阳极/电解质/阴极结构的燃料电池（构型III)在不同溫度的特性。
[0023] 图3是泡沫儀涂覆Ni-LSCTF/LSCF-渗杂氧化姉（核屯、组件）/泡沫儀涂覆NCAL
[0024] 构型I新型燃料电池在不同溫度下的特性。 阳0巧]图4是泡沫儀涂覆Sr化Mo氧化物/LSCF-渗杂氧化姉（核屯、组件）/泡沫儀涂覆 NCAL构型I新型燃料电池在不同溫度下的特性。 阳0%] 图5是泡沫儀涂覆NCAL/NCAk渗杂氧化姉（核屯、组件）/泡沫儀涂覆NCAL构型 II新型燃料电池在不同溫度下的特性
[0027] 图6是传统燃料电池构型III (a)的性能电流-电压（I-V)和电流-功率（I-P) 曲线W及和新型燃料电池构型I化，C分别为Ni-LSCT和SFM电子导电层）和构型II (d)的 比较巧50°C )。
[0028] 图7为本发明的新型燃料电池工作的科学和图示。
[0029] (a)巧铁矿太阳能电池的工作原理
[0030] 化）巧铁矿太阳能电池技术构造的新型燃料电池的工作原理图
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图，通过更多的实施例对本发明作具体详细地描述。
[0032] 根据巧铁矿太阳能电池发展新一代先进燃料电池的材料：
[0033] 实施例1-3 :各种离子渗杂氧化姉和铜-姉氧化物基的渗杂和纳米复合材料。
[0034] 1)离子（Sm3+，G(T，Y3+，Ca2+)渗杂氧化姉为核屯、材料：离子渗杂氧化姉的制备是选 自 Ca2+，Sm3+，GcT，γ3+，La3+，Pr3+，NcT任何一种或者两