權(quán)利要求書: 1.一種電解質(zhì)粉體的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
1)將鋯醇鹽和
稀土金屬鹽用溶劑溶解制成金屬鹽溶液,并將醇和水制成醇?水蒸氣;
2)將金屬鹽溶液和醇?水蒸氣同時(shí)通入氣液混合器中進(jìn)行反應(yīng),再進(jìn)行陳化和干燥,得到前驅(qū)體粉末;
3)將前驅(qū)體粉末煅燒、研磨和干燥,即得電解質(zhì)粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)粉體的制備方法,其特征在于:步驟1)所述金屬鹽溶液中的鋯醇鹽、稀土金屬鹽、溶劑的摩爾比為0.4~2.0:0.10~0.52:97.5~99.5;步驟1)所述醇?水蒸氣中醇、水的摩爾比為1:10~30。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解質(zhì)粉體的制備方法,其特征在于:步驟1)所述鋯醇鹽為正丁醇鋯、正丙醇鋯、異丙醇鋯、乙醇鋯中的至少一種;步驟1)所述稀土金屬鹽為硝酸鈧、氯化鈧、硝酸鐿、氯化鐿、硝酸鈰、氯化鈰中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解質(zhì)粉體的制備方法,其特征在于:步驟1)所述溶劑為正丁醇、正丙醇、異丙醇、乙醇中的至少一種;步驟1)所述醇為正丁醇、正丙醇、異丙醇、乙醇中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)粉體的制備方法,其特征在于:步驟2)所述反應(yīng)在金屬鹽溶液流速為0.1L/min~0.9L/min、醇?水蒸氣的進(jìn)料壓力為0.1MPa~0.4MPa的條件下進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的電解質(zhì)粉體的制備方法,其特征在于:步驟2)所述氣液混合器為文丘里高效混合器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的電解質(zhì)粉體的制備方法,其特征在于:步驟2)所述陳化在溫度為40℃~70℃、攪拌速度為30rpm~60rpm的條件下進(jìn)行,陳化的時(shí)間為10h~20h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2和5中任意一項(xiàng)所述的電解質(zhì)粉體的制備方法,其特征在于:步驟
3)所述煅燒在400℃~1000℃下進(jìn)行,煅燒時(shí)間為0.5h~5h。
9.一種電解質(zhì)粉體,其特征在于,由權(quán)利要求1~8中任意一項(xiàng)所述的制備方法制成。
10.一種固體氧化物燃料電池,其特征在于,包含權(quán)利要求9所述的電解質(zhì)粉體。
說(shuō)明書: 一種電解質(zhì)粉體及其制備方法和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種電解質(zhì)粉體及其制備方法和應(yīng)用。背景技術(shù)[0002] 燃料電池是一種可以將燃料和氧化劑中儲(chǔ)存的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的
電化學(xué)裝置。自20世紀(jì)40年代起至今,燃料電池已經(jīng)發(fā)展至第四代,各代燃料電池具體如下:1)第一代燃料電池:堿性燃料電池(AFC)和磷酸燃料電池(PAFC);2)第二代燃料電池:熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC);3)第三代燃料電池:固體氧化物燃料電池(SOFC);4)第四代燃料電池:質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)和直接甲醇燃料電池(DMFC)。
[0003] 固體氧化物燃料電池具有較高的工作溫度(通常在800℃~1000℃范圍內(nèi)),在發(fā)電的同時(shí)還可以利用余熱來(lái)實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供,能量利用效率最高可以達(dá)到90%,具有廣闊的應(yīng)用前景。固體氧化物燃料電池一般是由陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)三部分組成,陽(yáng)極和陰極是多孔材料,電解質(zhì)則為致密的固體陶瓷。固體氧化物燃料電池中的陽(yáng)極為燃料的氧化反應(yīng)提供催化和反應(yīng)界面,陰極吸附氧分子并將其還原為氧離子,電解質(zhì)將氧離子從陰極傳遞到陽(yáng)極與燃料結(jié)合,同時(shí)隔絕空氣。[0004] 氧化鋯基電解質(zhì)是固體氧化物燃料電池中最為常見(jiàn)的一種電解質(zhì),且通常會(huì)采用氧化釔、氧化鈧、氧化鈰等氧化物來(lái)穩(wěn)定氧化鋯,進(jìn)而保證氧化鋯基電解質(zhì)在高溫氧化還原的情況下能夠保持穩(wěn)定的性能。氧化鋯基電解質(zhì)的制備方法包括溶膠?凝膠法、水熱法、共沉淀法、醇鹽水解法、共沸蒸餾法、微波輔助法、反相膠束法、微乳液法等,醇鹽水解法是工業(yè)上比較常用的方法。[0005] 然而,目前通過(guò)醇鹽水解法制備氧化鋯基電解質(zhì)時(shí),一般是將含有表面活性劑的去離子水滴加到鋯醇鹽中進(jìn)行反應(yīng),滴加去離子水的方式無(wú)法使去離子水在鋯醇鹽中均勻分布,而是呈一定濃度梯度分布,這種分布方式一方面會(huì)導(dǎo)致去離子水與鋯醇鹽無(wú)法充分混合,使反應(yīng)產(chǎn)物形成溶膠或沉淀(即選擇性的進(jìn)行反應(yīng)),另一方面還會(huì)造成溶液中局部相對(duì)過(guò)飽和度較大,導(dǎo)致獲得顆粒小、純度差的沉淀,最終制備得到的電解質(zhì)粉體粒徑分布較寬、電導(dǎo)率較低,難以完全滿足實(shí)際應(yīng)用要求。[0006] 因此,開(kāi)發(fā)一種具有粒度均一性高、電導(dǎo)率較高等優(yōu)點(diǎn)的氧化鋯基電解質(zhì)粉體具有十分重要的意義。發(fā)明內(nèi)容[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種電解質(zhì)粉體及其制備方法和應(yīng)用。[0008] 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種電解質(zhì)粉體的制備方法包括以下步驟:
1)將鋯醇鹽和稀土金屬鹽用溶劑溶解制成金屬鹽溶液,并將醇和水制成醇?水蒸氣;
2)將金屬鹽溶液和醇?水蒸氣同時(shí)通入氣液混合器中進(jìn)行反應(yīng),再進(jìn)行陳化和干燥,得到前驅(qū)體粉末;
3)將前驅(qū)體粉末煅燒、研磨和干燥,即得電解質(zhì)粉體。
[0009] 優(yōu)選的,步驟1)所述金屬鹽溶液中的鋯醇鹽、稀土金屬鹽、溶劑的摩爾比為0.4~2.0:0.10~0.52:97.5~99.5。鋯醇鹽是醇鹽水解法制備氧化鋯基電解質(zhì)粉體的主要反應(yīng)物,金屬鹽溶液中鋯醇鹽的含量要適中,若鋯醇鹽的含量太低,生成的產(chǎn)物少且產(chǎn)物粒度分布不均,成本相對(duì)較高,不適合進(jìn)行規(guī)?;a(chǎn),若鋯醇鹽的含量太高,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不易得到溶膠而易得到沉淀,產(chǎn)物的純度低,且粒度分布不均。
[0010] 優(yōu)選的,步驟1)所述鋯醇鹽為正丁醇鋯、正丙醇鋯、異丙醇鋯、乙醇鋯中的至少一種。[0011] 優(yōu)選的,步驟1)所述稀土金屬鹽為硝酸鈧、氯化鈧、硝酸鐿、氯化鐿、硝酸鈰、氯化鈰中的至少一種。稀土金屬鹽不參與醇鹽的水解反應(yīng),但會(huì)吸附在水解后的產(chǎn)物表面,并在煅燒后固溶于氧化鋯晶格,可以起到提高氧化鋯的電導(dǎo)率的作用。[0012] 優(yōu)選的,步驟1)所述溶劑為正丁醇、正丙醇、異丙醇、乙醇中的至少一種。[0013] 優(yōu)選的,步驟1)所述醇?水蒸氣中醇、水的摩爾比為1:10~30。水作為反應(yīng)物與鋯醇鹽發(fā)生水解反應(yīng),醇用于稀釋高壓蒸汽,避免反應(yīng)過(guò)快,若醇?水蒸氣中醇、水的摩爾比大于1:30,則醇的含量過(guò)少,鋯醇鹽的水解反應(yīng)速率過(guò)快,產(chǎn)物粒徑分布不均勻,若醇?水蒸氣中醇、水的摩爾比小于1:10,則水的含量過(guò)少,相應(yīng)需要減小金屬鹽溶液的流速,會(huì)影響鋯醇鹽水解反應(yīng)物的混合效果。[0014] 優(yōu)選的,步驟1)所述醇為正丁醇、正丙醇、異丙醇、乙醇中的至少一種。[0015] 優(yōu)選的,步驟2)所述反應(yīng)在金屬鹽溶液流速為0.1L/min~0.9L/min、醇?水蒸氣的進(jìn)料壓力為0.1MPa~0.4MPa的條件下進(jìn)行。借助氣液混合器可以極大地提高鋯醇鹽、稀土金屬鹽和醇?水蒸氣之間的接觸面積,使物料在微米尺度快速達(dá)到混合均勻的效果,減少了顆粒小、純度差的沉淀顆粒出現(xiàn),提升了制備得到的粉體的粒度均一性。若氣液混合器中醇?水蒸氣的進(jìn)料壓力超過(guò)0.4MPa,一方面氣液混合器中溫度較高,難以控制參與鋯醇鹽水解反應(yīng)的反應(yīng)物濃度,另一方面高壓、高熱容易造成泄露、爆炸等安全事故,若氣液混合器中醇?水蒸氣的進(jìn)料壓力低于0.1MPa,進(jìn)入氣液混合器中的醇?水蒸氣的含量過(guò)低,會(huì)影響氣液混合器中氣相和液相的混合效果,會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物粒徑分布較寬。當(dāng)氣液混合器中醇?水蒸氣的進(jìn)料壓力為0.3MPa時(shí),通過(guò)調(diào)整金屬鹽溶液的流速,可以調(diào)節(jié)進(jìn)入氣液混合器中的鋯元素與水的摩爾比例關(guān)系,當(dāng)金屬鹽溶液的流速為0.1L/min時(shí),進(jìn)入氣液混合器中的鋯元素與水的摩爾比例關(guān)系M鋯:M水=1:1,當(dāng)金屬鹽溶液的流速為0.9L/min時(shí),進(jìn)入氣液混合器中的鋯元素與水的摩爾比例關(guān)系M鋯:M水=9:1,當(dāng)金屬鹽溶液的流速小于0.1L/min時(shí),進(jìn)入氣液混合器中的鋯元素與水的摩爾比例關(guān)系M鋯:M水<1:1,此時(shí),鋯醇鹽的水解反應(yīng)速率過(guò)快,產(chǎn)物粒徑分布不均勻,當(dāng)金屬鹽溶液的流速大于0.9L/min時(shí),進(jìn)入氣液混合器中的鋯元素與水的摩爾比例關(guān)系M鋯:M水>9:1,鋯醇鹽的水解反應(yīng)不完全,無(wú)法形成溶膠,煅燒后的產(chǎn)物形貌較差。[0016] 優(yōu)選的,步驟2)所述氣液混合器為文丘里高效混合器。金屬鹽溶液和醇?水蒸氣分別從各自的入口進(jìn)入文丘里高效混合器,醇?水蒸氣入口處具有錐形結(jié)構(gòu),當(dāng)醇?水蒸氣以較高速度通過(guò)喉管時(shí),喉管內(nèi)外形成壓力差,可以將金屬鹽溶液吸入喉管,進(jìn)入喉管中的金屬鹽溶液以高度渦旋的形式與醇?水蒸氣充分混合,隨后從擴(kuò)散室噴出,再?gòu)某隽峡谑占旌狭线M(jìn)行陳化。[0017] 優(yōu)選的,步驟2)所述陳化在溫度為40℃~70℃、攪拌速度為30rpm~60rpm的條件下進(jìn)行,陳化的時(shí)間為10h~20h。陳化的目的是使從氣液混合器中排出的混合均勻的反應(yīng)物進(jìn)行充分的水解反應(yīng),合適的陳化時(shí)間和陳化溫度有助于鋯醇鹽的水解反應(yīng)的充分進(jìn)行,進(jìn)而得到粒徑均一性高的產(chǎn)物。若陳化溫度低于40℃,形成的沉淀不易形成溶膠,得到的產(chǎn)物粒度均一性差,若陳化溫度大于70℃,一方面溶劑揮發(fā)速度快,易造成鋯醇鹽的水解反應(yīng)不徹底,另一方面溫度較高,反應(yīng)速率高,生成的溶膠不穩(wěn)定。若陳化時(shí)間小于10h,一方面存在鋯醇鹽的水解反應(yīng)不完全的問(wèn)題,另一方面陳化時(shí)間短會(huì)導(dǎo)致粒徑分布變寬,若陳化時(shí)間大于20h,得到的粉體易發(fā)生團(tuán)聚,難以形成超細(xì)結(jié)構(gòu)。若攪拌速度低于30rpm,此時(shí)攪拌速度過(guò)慢,物料混合效果較差,不利于水解反應(yīng)的進(jìn)行,若攪拌速度高于60rpm,此時(shí)攪拌速度較快,可能會(huì)破壞形成溶膠過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),延遲溶膠的形成。[0018] 優(yōu)選的,步驟2)所述干燥在80℃~150℃下進(jìn)行,干燥過(guò)程中同時(shí)冷凝回收醇。干燥的溫度高于醇的沸點(diǎn)有助于醇的回收,回收得到的醇可以用于制備醇?水蒸氣,不僅提高了醇的利用率,同時(shí)還降低了生產(chǎn)成本。[0019] 優(yōu)選的,步驟3)所述煅燒在400℃~1000℃下進(jìn)行,煅燒時(shí)間為0.5h~5h。[0020] 優(yōu)選的,步驟3)所述研磨的方式為濕法研磨。[0021] 一種電解質(zhì)粉體,其由上述制備方法制成。[0022] 一種固體氧化物燃料電池,其包含上述電解質(zhì)粉體。[0023] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)醇鹽水解法制備氧化鋯基電解質(zhì)粉體,并使用氣液混合器來(lái)促進(jìn)鋯醇鹽、稀土金屬鹽、醇?水蒸氣等反應(yīng)物的均勻混合,使鋯醇鹽的水解產(chǎn)物均為溶膠,最終制備得到的氧化鋯基電解質(zhì)粉體粒度均一性高、電導(dǎo)率較高,適合用在固體氧化物燃料電池領(lǐng)域。附圖說(shuō)明[0024] 圖1為電解質(zhì)粉體的制備工藝流程圖。[0025] 圖2為文丘里高效混合器的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式[0026] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋和說(shuō)明。[0027] 實(shí)施例1:一種電解質(zhì)粉體,其制備方法包括以下步驟(制備工藝流程圖如圖1所示):
1)將1mol的正丁醇鋯和0.26mol的稀土金屬鹽用98mol的正丁醇溶解制成金屬鹽溶液,稀土金屬鹽由氯化鈧、氯化鐿和氯化鈰按照摩爾比20:2:1組成,并將正丁醇和去離子水混合后通過(guò)蒸汽發(fā)生器制成醇、水摩爾比為1:20的醇?水蒸氣;
2)將金屬鹽溶液和醇?水蒸氣同時(shí)通入文丘里高效混合器(結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示;圖2中,a為整體結(jié)構(gòu)圖,b為橫向截面圖,c為豎向截面圖)中進(jìn)行反應(yīng),金屬鹽溶液的流速控制在0.5L/min、醇?水蒸氣的進(jìn)料壓力控制在0.3MPa(文丘里高效混合器中M鋯:M水=5:
1),再將反應(yīng)產(chǎn)物通入陳化釜,在溫度為50℃、攪拌速度為40rpm的條件下陳化15h,再將陳化產(chǎn)物升溫至130℃,冷凝回收正丁醇,得到的固體物為前驅(qū)體粉末;
3)將前驅(qū)體粉末升溫至800℃后保溫3h,再進(jìn)行濕法研磨和干燥,即得電解質(zhì)粉體。
[0028] 實(shí)施例2~8:實(shí)施例2~8與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于金屬鹽溶液的組成不同,具體如下:
實(shí)施例2:將1mol的正丁醇鋯和0.26mol的稀土金屬鹽用98mol的正丁醇溶解制成金屬鹽溶液,稀土金屬鹽由硝酸鈧、硝酸鐿和硝酸鈰按照摩爾比20:2:1組成。
[0029] 實(shí)施例3:將1mol的正丙醇鋯和0.26mol的稀土金屬鹽用98mol的正丙醇溶解制成金屬鹽溶液,稀土金屬鹽由氯化鈧、氯化鐿和氯化鈰按照摩爾比20:2:1組成。[0030] 實(shí)施例4:將1mol的正丙醇鋯和0.26mol的稀土金屬鹽用98mol的正丙醇溶解制成金屬鹽溶液,稀土金屬鹽由硝酸鈧、硝酸鐿和硝酸鈰按照摩爾比20:2:1組成。[0031] 實(shí)施例5:將1mol的異丙醇鋯和0.26mol的稀土金屬鹽用98mol的異丙醇溶解制成金屬鹽溶液,稀土金屬鹽由氯化鈧、氯化鐿和氯化鈰按照摩爾比20:2:1組成。[0032] 實(shí)施例6:將1mol的異丙醇鋯和0.26mol的稀土金屬鹽用98mol的異丙醇溶解制成金屬鹽溶液,稀土金屬鹽由硝酸鈧、硝酸鐿和硝酸鈰按照摩爾比20:2:1組成。[0033] 實(shí)施例7:將1mol的乙醇鋯和0.26mol的稀土金屬鹽用98mol的乙醇溶解制成金屬鹽溶液,稀土金屬鹽由氯化鈧、氯化鐿和氯化鈰按照摩爾比20:2:1組成。[0034] 實(shí)施例8:將1mol的乙醇鋯和0.26mol的稀土金屬鹽用98mol的乙醇溶解制成金屬鹽溶液,稀土金屬鹽由硝酸鈧、硝酸鐿和硝酸鈰按照摩爾比20:2:1組成。[0035] 實(shí)施例9~12:實(shí)施例9~12與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于金屬鹽溶液中各組成的配比不同(當(dāng)金屬鹽溶液中鋯醇鹽的含量變化時(shí),金屬鹽成等比例變化,同時(shí)調(diào)整金屬鹽溶液的流速,保證文丘里高效混合器中M鋯:M水=5:1;當(dāng)金屬鹽溶液中溶劑含量變化時(shí),其余物質(zhì)和參數(shù)不發(fā)生變化),具體如下:
實(shí)施例9:將0.4mol的正丁醇鋯和0.105mol的稀土金屬鹽用98mol的正丁醇溶解制成金屬鹽溶液。
[0036] 實(shí)施例10:將2mol的正丁醇鋯和0.52mol的稀土金屬鹽用98mol的正丁醇溶解制成金屬鹽溶液。[0037] 實(shí)施例11:將1mol的正丁醇鋯和0.26mol的稀土金屬鹽用97.5mol的正丁醇溶解制成金屬鹽溶液。[0038] 實(shí)施例12:將1mol的正丁醇鋯和0.26mol的稀土金屬鹽用99.5mol的正丁醇溶解制成金屬鹽溶液。[0039] 實(shí)施例13~14:實(shí)施例13~14與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于金屬鹽溶液的流速不同,具體如下:
實(shí)施例13:金屬鹽溶液的流速控制在0.1L/min(文丘里高效混合器中M鋯:M水=1:1)。
[0040] 實(shí)施例14:金屬鹽溶液的流速控制在0.9L/min(文丘里高效混合器中M鋯:M水=9:1)。[0041] 實(shí)施例15~16:實(shí)施例15~16與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于醇?水蒸氣中正丁醇和去離子水的配比不同,具體如下:
實(shí)施例15:將正丁醇和去離子水混合后通過(guò)蒸汽發(fā)生器制成醇、水摩爾比為1:10的醇?水蒸氣。
[0042] 實(shí)施例16:將正丁醇和去離子水混合后通過(guò)蒸汽發(fā)生器制成醇、水摩爾比為1:30的醇?水蒸氣。[0043] 實(shí)施例17~18:實(shí)施例17~18與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于醇?水蒸氣的進(jìn)料壓力不同,具體如下:
實(shí)施例17:醇?水蒸氣的進(jìn)料壓力控制在0.1MPa。
[0044] 實(shí)施例18:醇?水蒸氣的進(jìn)料壓力控制在0.4MPa。[0045] 實(shí)施例19~24:實(shí)施例19~24與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于陳化工藝不同,具體如下:
實(shí)施例19:在溫度為50℃、攪拌速度為30rpm的條件下陳化15h。
[0046] 實(shí)施例20:在溫度為50℃、攪拌速度為60rpm的條件下陳化15h。[0047] 實(shí)施例21:在溫度為40℃、攪拌速度為40rpm的條件下陳化15h。[0048] 實(shí)施例22:在溫度為70℃、攪拌速度為40rpm的條件下陳化15h。[0049] 實(shí)施例23:在溫度為50℃、攪拌速度為40rpm的條件下陳化10h。[0050] 實(shí)施例24:在溫度為50℃、攪拌速度為40rpm的條件下陳化20h。[0051] 對(duì)比例1~4:對(duì)比例1~4與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于金屬鹽溶液中各組成的配比不同(當(dāng)金屬鹽溶液中鋯醇鹽的含量變化時(shí),金屬鹽成等比例變化,同時(shí)調(diào)整金屬鹽溶液的流速,保證文丘里高效混合器中M鋯:M水=5:1;當(dāng)金屬鹽溶液中溶劑含量變化時(shí),其余物質(zhì)和參數(shù)不發(fā)生變化),具體如下:
對(duì)比例1:將0.1mol的正丁醇鋯和0.026mol的稀土金屬鹽用98mol的正丁醇溶解制成金屬鹽溶液。
[0052] 對(duì)比例2:將5mol的正丁醇鋯和1.31mol的稀土金屬鹽用98mol的正丁醇溶解制成金屬鹽溶液。[0053] 對(duì)比例3:將1mol的正丁醇鋯和0.26mol的稀土金屬鹽用93mol的正丁醇溶解制成金屬鹽溶液。[0054] 對(duì)比例4:將1mol的正丁醇鋯和0.26mol的稀土金屬鹽用102mol的正丁醇溶解制成金屬鹽溶液。[0055] 對(duì)比例5~8:對(duì)比例5~8與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于金屬鹽溶液的流速不同,具體如下:
對(duì)比例5:金屬鹽溶液的流速控制在0.08L/min(文丘里高效混合器中M鋯:M水=0.8:
1)。
[0056] 對(duì)比例6:金屬鹽溶液的流速控制在0.06L/min(文丘里高效混合器中M鋯:M水=0.6:1)。
[0057] 對(duì)比例7:金屬鹽溶液的流速控制在1.5L/min(文丘里高效混合器中M鋯:M水=15:1)。[0058] 對(duì)比例8:金屬鹽溶液的流速控制在4L/min(文丘里高效混合器中M鋯:M水=40:1)。[0059] 對(duì)比例9~12:對(duì)比例9~12與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于醇?水蒸氣中正丁醇和去離子水的配比不同,具體如下:
對(duì)比例9:將正丁醇和去離子水混合后通過(guò)蒸汽發(fā)生器制成醇、水摩爾比為1:5的醇?水蒸氣。
[0060] 對(duì)比例10:將正丁醇和去離子水混合后通過(guò)蒸汽發(fā)生器制成醇、水摩爾比為1:1的醇?水蒸氣。[0061] 對(duì)比例11:將正丁醇和去離子水混合后通過(guò)蒸汽發(fā)生器制成醇、水摩爾比為1:50的醇?水蒸氣。[0062] 對(duì)比例12:將正丁醇和去離子水混合后通過(guò)蒸汽發(fā)生器制成醇、水摩爾比為1:100的醇?水蒸氣。[0063] 對(duì)比例13~15:對(duì)比例13~15與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于醇?水蒸氣的進(jìn)料壓力不同,具體如下:
對(duì)比例13:醇?水蒸氣的進(jìn)料壓力控制在0.05MPa。
[0064] 對(duì)比例14:醇?水蒸氣的進(jìn)料壓力控制在0.01MPa。[0065] 對(duì)比例15:醇?水蒸氣的進(jìn)料壓力控制在0.7MPa。[0066] 對(duì)比例16~21:對(duì)比例16~21與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于陳化工藝不同,具體如下:
對(duì)比例16:在溫度為50℃、攪拌速度為10rpm的條件下陳化15h。
[0067] 對(duì)比例17:在溫度為50℃、攪拌速度為80rpm的條件下陳化15h。[0068] 對(duì)比例18:在溫度為10℃、攪拌速度為40rpm的條件下陳化15h。[0069] 對(duì)比例19:在溫度為100℃、攪拌速度為40rpm的條件下陳化15h。[0070] 對(duì)比例20:在溫度為50℃、攪拌速度為40rpm的條件下陳化5h。[0071] 對(duì)比例21:在溫度為50℃、攪拌速度為40rpm的條件下陳化35h。[0072] 性能測(cè)試:實(shí)施例1~24和對(duì)比例1~21中的電解質(zhì)粉體的性能測(cè)試結(jié)果如下表所示:
表1實(shí)施例1~24中的電解質(zhì)粉體的性能測(cè)試結(jié)果
表2對(duì)比例1~21中的電解質(zhì)粉體的性能測(cè)試結(jié)果
注:
粒度/陳化產(chǎn)物:取少量陳化產(chǎn)物,加入乙醇作為分散相,通過(guò)激光粒度儀檢測(cè)粒度分布,達(dá)標(biāo)要求:D50=0.5μm~1.0μm,D100<25μm。
[0073] 粒度/電解質(zhì)粉體:取少量濕法研磨后的電解質(zhì)粉體,加入去離子水作為分散相,通過(guò)激光粒度儀檢測(cè)粒度分布,達(dá)標(biāo)要求:D50=0.2μm~0.3μm,D100<6μm。[0074] 晶粒均一性/C值:通過(guò)電鏡測(cè)量100個(gè)晶粒尺寸,進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析C值(C值=標(biāo)準(zhǔn)差/平均值,C值越小,說(shuō)明電解質(zhì)粉體的尺寸均勻性越好),達(dá)標(biāo)要求:C值<20%。[0075] 電導(dǎo)率:將電解質(zhì)粉體壓成片狀,并在1000℃下燒結(jié)10h,通過(guò)電化學(xué)阻抗法進(jìn)行電導(dǎo)率測(cè)試,達(dá)標(biāo)要求:電導(dǎo)率>145mS/cm。[0076] 由表1和表2可知:1)本發(fā)明的氧化鋯基電解質(zhì)粉體陳化產(chǎn)物的粒度較小,成品粒度均一性高,同時(shí)具有較高的電導(dǎo)率;
2)金屬鹽溶液的組成和流速、醇?水蒸氣中醇和水的比例、醇?水蒸氣的進(jìn)料壓力、陳化工藝參數(shù)等都需要進(jìn)行嚴(yán)格控制,若其中一項(xiàng)指標(biāo)或幾項(xiàng)參數(shù)超出規(guī)定指標(biāo)范圍,則會(huì)對(duì)電解質(zhì)粉體的晶粒均一性和電導(dǎo)率造成較大影響。
[0077] 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式,但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制,其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化,均應(yīng)為等效的置換方式,都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
聲明:
“電解質(zhì)粉體及其制備方法和應(yīng)用” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)