【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新型材料设计和陶瓷燃料电池领域，涉及一种半金属异质结燃料电池及制备方法。
技术介绍
1、陶瓷燃料电池，是实现高效能源转化和制氢能量存储的急需技术。根据电解质传导离子的不同，陶瓷燃料电池可分为氧离子陶瓷燃料电池(ocfc)和质子陶瓷燃料电池(pcfc)，主要包含阴极、阳极、离子导电电解质三部件。经过100多年的发展，商业化氧离子陶瓷燃料电池(ocfc)主要以钇稳定的二氧化锆(ysz)作为电解质，但由于氧离子的迁移能垒较高，操作温度需要高达750-1000℃才能保证0.1s/cm的离子电导率，且高温带来了部件界面反应和扩散、连接体材料的氧化、密封材料的热稳定、相邻部件热膨胀量差等一系列问题，导致电池开发复杂且成本居高不下，因此，如何把操作温度降低到600℃以下，是当下ocfc的研究重点。
2、质子陶瓷燃料电池(pcfc)以质子导体为电解质材料。由于质量差异，相同温度下质子迁移能比氧离子迁移能低，因而质子导体在低温下能够实现高的离子电导率。1981年，iwahara等人研究并发展了abo3钙钛矿结构如srceo3、bazro3和baceo3等一系列质子导体电解质材料。经过40多年的发展，目前国内外研究主流的质子导体材料为bace0.7zr0.1y0.1yb0.1o3-δ(bczyyb)，基于该电解质材料的单电池功率和稳定性均实现了新的突破。但其质子电导率在600℃时只有10-3-10-2s/cm，而高功率燃料电池要求电解质的离子电导率达到10-1s/cm。
3、同时，由于abo3基电解质材料可烧结
4、综上所述，设计和发展新型高效、稳定、低成本的低温高离子电导率材料迫在眉睫。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种在低温下具备较高离子电导率，且长时间保持稳定功率输出的半金属异质结燃料电池及制备方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方法是：本专利技术公开了一种半金属异质结燃料电池制备方法，包括如下步骤
3、s1.合成半金属异质结材料，所述半金属异质结材料包括ceo2/linio2和ceo2/li2nio2；
4、s2.制备ncal电极；
5、s3.称取一定量的半金属异质结材料，在压制模具中，依次平行叠放ncal电极、半金属异质结材料及ncal电极，在一定压力下获得半金属异质结燃料电池。
6、进一步的，所述半金属异质结材料由n型半导体ceo2复合半金属linio2或p型半导体li2nio2构建。
7、进一步的，所述ceo2/linio2制备，包括以下步骤：
8、sa1.ceo2的材料制备：取cen3o9·6h2o材料600℃烧结2h；
9、sa2.linio2的材料制备：采用流变相合成方法，按n(lioh·h2o):(ni(oh)2)＝1.05混合充分研磨后，加入适量蒸馏水，调成流变体放入反应釜中，于80℃恒温6h，120℃烘干；经充分研磨后直接于730℃反应10h，得到产物linio2；
10、sa3.取定量摩尔比ceo2与linio2于研钵中充研磨合30min，得到ceo2/linio2复合材料。
11、进一步的，所述ceo2/li2nio2制备，包括以下步骤：
12、sb1.ceo2的材料制备：取cen3o9·6h2o材料600℃烧结2h；
13、sb2.li2nio2的材料制备：将nio和li2o的化学计量混合物在氩气中650℃加热24h，采用固态合成法制备了li2nio2粉末；
14、sb3.取定量摩尔比ceo2与li2nio2于研钵中充研磨合30min，得到ceo2/li2nio2复合材料。
15、进一步的，制备所述ncal电极，包括以下步骤：
16、sc1.称10g ncal粉末和乙醇2.4ml加入研钵中，充分研磨20min得到ncal浆料；
17、sc2.将ncal浆料均匀涂在2mm厚，面积0.64cm2的泡沫镍上，置于120℃烘箱中干燥45min获得ncal电极。
18、本专利技术还公开了一种半金属异质结燃料电池，采用半金属异质结作为燃料电池的电解质材料，搭配ncal电极。
19、进一步的，所述合成半金属异质结材料包括ceo2/linio2和ceo2/li2nio2。
20、进一步的，本专利技术所述的半金属异质结燃料电池采用上述任一半金属异质结燃料电池制备方法制备而成。
21、有益效果：
22、不同于传统电子绝缘电解质，半金属异质结在某一电子自旋方向具有金属特性，而在另一电子自旋方向具有半导体特性。构造半金属异质结燃料电池，不仅可以在低温下(500℃)获得高达0.5s/cm的离子电导率，而且长时间保持稳定功率输出，具有商业应用前景。
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1.一种半金属异质结燃料电池制备方法，其特征在于：包括如下步骤
2.根据权利要求1所述的半金属异质结燃料电池制备方法，其特征在于：所述半金属异质结材料由N型半导体CeO2复合半金属LiNiO2或P型半导体Li2NiO2构建。
3.根据权利要求1所述的半金属异质结燃料电池制备方法，其特征在于,所述CeO2/LiNiO2制备，包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的半金属异质结燃料电池制备方法，其特征在于,所述CeO2/Li2NiO2制备，包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的半金属异质结燃料电池制备方法，其特征在于,制备所述NCAL电极，包括以下步骤：
6.一种半金属异质结燃料电池，其特征在于：采用半金属异质结作为燃料电池的电解质材料，搭配NCAL电极。
7.根据权利要求1所述的半金属异质结燃料电池，其特征在于：所述合成半金属异质结材料包括CeO2/LiNiO2和CeO2/Li2NiO2。
8.根据权利要求1所述的半金属异质结燃料电池，其特征在于：采用权利要求1-5中任一所述半金属异质结燃料电池制
...【技术特征摘要】
1.一种半金属异质结燃料电池制备方法，其特征在于：包括如下步骤
2.根据权利要求1所述的半金属异质结燃料电池制备方法，其特征在于：所述半金属异质结材料由n型半导体ceo2复合半金属linio2或p型半导体li2nio2构建。
3.根据权利要求1所述的半金属异质结燃料电池制备方法，其特征在于,所述ceo2/linio2制备，包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的半金属异质结燃料电池制备方法，其特征在于,所述ceo2/li2nio2制备，包括以下步骤：
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【专利技术属性】
技术研发人员：王军，赵文娟，林彬，胡恩溢，朱斌，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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