1.一种基于熔融碳酸盐与固体氧化物复合电解质的燃料电池,其特征在于:所述燃料电池包括阴极层、复合电解质层以及阳极层;其中,复合电解质层由碳酸根离子传输层和氧离子传输层组成;碳酸根离子传输层为钐掺杂氧化铈‑碳酸盐电解质层,氧离子传输层为钐掺杂氧化铈;所述碳酸盐为由Li2CO3和K2CO3混制而成;
所述钐掺杂氧化铈‑碳酸盐电解质层采用如下方法制备而成:将碳酸盐通过高温浸渍法进入钐掺杂氧化铈中;具体包括如下步骤:(1)将碳酸盐和钐掺杂氧化铈按摩尔比1:1混合,球磨后得到混合粉末物料;
(2)将混合粉末物料加入到聚乙烯醇溶液中,搅拌后得到浆料,用预处理过的有机泡沫浸渍在浆料中,待浆料充满泡沫体时,将含浆料的有机泡沫干燥后得到多孔陶瓷坯体;有机泡沫的预处理为:将清洗后的聚氨酯海绵放入NaOH溶液中,于60 65℃的水浴锅内浸泡30~ ~
35min;
(3)将多孔陶瓷坯体烧结后得到多孔陶瓷片状材料,再将多孔陶瓷片状材料研磨成纳米级的复合粉末材料,复合粉末材料经过热压后得到钐掺杂氧化铈‑碳酸盐电解质层;烧结过程为:将温度由室温升温至400 450℃并保温3 3.5h,升温速度为5 6℃/min,再以5 6℃/~ ~ ~ ~
min的升温速度升温至1000 1050℃并保温2 2.5h,最后空冷至室温;
~ ~
所述燃料电池还包括金属极板,金属极板分别为阳极极板和阴极极板,阳极极板上设有阳极进气口和阳极出气口,阴极极板上设有阴极进气口一和阴极进气口二;阴极进气口一进气为氧气,阴极进气口二进气为CO+CO2混合气体:氧气与二氧化碳在阴极得到两个电子生成碳酸根离子,化学反应式为:
2‑
1/2O2+CO2+2e= CO3 ;混合气体中CO从阴极出气口排出;
2‑
碳酸根离子在碳酸根离子传输层中被分离成氧离子和二氧化碳,化学反应为:CO3 =CO2
2‑
+O ;氧离子经过氧离子传输层达到阳极表面参加化学反应。
2.根据权利要求1所述的基于熔融碳酸盐与固体氧化物复合电解质的燃料电池,其特征在于:所述阴极层为多孔金属镍;所述阳极层为表面涂有NCAL的泡沫镍。
3.根据权利要求1所述的基于熔融碳酸盐与固体氧化物复合电解质的燃料电池,其特征在于:所述碳酸盐中,Li2CO3质量百分比为62%,K2CO3质量百分比为38%。
4.权利要求1所述的基于熔融碳酸盐与固体氧化物复合电解质的燃料电池在分离一氧化碳和二氧化碳方面的应用。