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文 献 综 述
氢燃料电池电解质材料的简介
作为继水力、火力和核能发电技术之后的第四类新型发电技术，燃料电池近年来在研制开发与应用等方面取得了长足的进步。燃料电池的最佳能源是氢，因为氢能是一种无污染、无毒的可再生能源，当地球上化石燃料减少时，人们生存的能量将是太阳能和核能，那时可用核能、太阳能发电，以电解水的方法来置备氢。
燃料电池作为一种典型的电化学装置，是由提供氧化剂（通常是空气）的多孔阴极、离子导电的致密电解质和使燃料发生氧化反应的多孔阳极构成。电解质的性质往往决定着燃料电池的性能和应用方向。根据电解质的性质, 可以将燃料电池分为五大类： 碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)。五类燃料电池各自处在不同的发展阶段。AFC 是目前最成熟稳定的燃料电池技术，其主要用于空间任务，包括为航天飞机提供动力和饮用水。PAFC 是迄今为止商业化程度最高的燃料电池，不足之处是需要贵金属铂做催化剂。MCFC 已稳步进入产业化阶段，几十至 250kW 的发电站接近商业化。目前，
人们将研究和开发的重点集中在 PEMFC 和 SOFC 上。上个世纪 90 年代以后，PEMFC 取得了迅猛的发展，特别是作为便携式电源和机车电源，但聚合物电解质膜（Nafion）成本很高以及贵金属催化剂的使用，阻碍了其商业化应用。SOFC的研究已进入应用研究阶段。
电解质材料是氢燃料电池最核心的部件，它的主要主要作用是在阴极和阳极之间传递氧离子，并对燃料和氧化剂有效隔离。在研究燃料电池时, 往往根据电解质材料的性质来选择、合成与之相匹配的阴、阳极材料。电解质是连接燃料电池阴阳极的桥梁。所以电解质性能的好坏直接决定了燃料电池的性能。搞好燃料电池电解质的研究是燃料电池研究的关键。
氢燃料电池电解质材料的分类
电解质材料按照导电离子的不同可以分为2 类:质子导电电解质和氧离子导电电解质。两者的最主要区别是允许通过电解质的离子不同,氧离子导体电解质允许氧离子通过,而质子导体电解质允许的是质子通过。
以现在使用最普遍的氧离子导体电解质为例，电流的产生是以晶格中的氧离子的迁移来实现的。这种迁移是氧离子热活化跃迁，从一个晶格位移动到相邻晶格位的过程。为了实现这种移动，晶体内部应该有数量相等的氧离子占据的晶格位和未被占据的晶格位，同时迁移过程所涉及的能量也要足够小（比如小于1 eV）才行。质子型导体的传导相对于氧离子导体来讲，形式也较为多样，也较为复杂。比如钙钛矿型（ABO3型）质子导体的传导机理有很多有意义的探索，但是目前还没有形成非常成熟的理论，其中，缺陷理论在解释ABO3型质子导体导电机理方面较为成功。到目前为止，人们研究过的氧离子和质子导体主要有：低价金属氧化物（碱金属活稀土金属氧化物）掺杂和稳定的萤石型结构的ZeO2,CeoO2,BiO3,LaGaO3基的钙钛矿化合物；Bi4V2O11和La2Mo2O9的衍生物；类似于钙钛矿或钙铁石相的Ba2In2O5衍生物；烧绿石结构；钙钛矿ABO3型质子导体；衍生自Ln10-xSi6O26-δ的磷灰石材料等。
氢燃料电池电解质材料的制备方法
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