CN100588017C - 一种中低温复合电解质及其制备方法和利用这种电解质的燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种既可以在中低温领域内实现高效离子传导并能够避免电解质损失，又能保持有高效输出功率的电解质及其制备方法和燃料电池，克服了现有技术中固体电解质需要高温操作和熔融碳酸盐的电解质损失问题。本发明分别采用钐、钆和钇掺杂氧化铈，将碳酸锂，碳酸钠，碳酸钾混合后，加热熔融，冷却形成三元共晶盐，再将经过掺杂的氧化铈和Li/Na/K三元复合碳酸盐机械混合，加热熔融，充分复合，形成掺杂氧化铈-碳酸盐复合电解质。利用这种电解质制备的燃料电池在500-700℃的中低温下实现高的输出功率。

Description

一种中低温复合电解质及其制备方法和利用这种电解质的燃料电池

技术领域

本发明涉及一种复合电解质及其制备方法，更具体地讲，涉及一种中低温复合电解质及其制备方法和利用这种电解质的燃料电池。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，其具有能源转化率高，污染低，燃料适应性强，积木化强，响应快速等优点，是一种绿色的高效转能装置。按照电解质的不同，主要分为质子交换膜燃料电池(PEMFC)，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)。

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)以绝缘载体(LiAlO₂)支撑的熔融碳酸盐为电解质，实现碳酸根离子的传导，氢气和CO₂/O₂混合气体分别作为燃料和氧化剂，其在650℃即具有较高电导率，因而可实现中温(600-800℃)条件下的操作。传统的MCFC存在着许多问题，熔融碳酸盐存在着一定的挥发，导致电解质的损失，对不锈钢的电池反应装置具有很强的腐蚀性，同时，长时间的运转会导致阴极材料在熔盐中的溶解和扩散，金属阳离子在阳极侧被氢气还原，形成电解质内部的电子导通，降低了电池的开路电压和输出功率。

作为新一代代燃料电池的固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物为电解质，实现氧离子的传导，氢气和空气分别作为燃料和氧化剂，具有很高的能源转化率(60％-80％)，较强的燃料适应性、不需要贵金属催化剂、稳定的全固态结构等优点。传统SOFC采用以钇稳定的氧化锆(YSZ)为固体电解质，这种电解质不允许电子和氢离子通过，只允许氧负离子自由通过，通过氧负离子在固体氧空位中的跃迁实现离子导电性。为使固体电解质拥有足够高的离子传导能力，往往需要很高的操作温度(800-1000℃)。长时间的高温操作，给材料的稳定性、电池的密封性等带来了很多的问题，同时高昂的制造成本也使高温SOFC在商业发展上面临瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中固体电解质需要高温操作和熔融碳酸盐的电解质损失问题，提供一种既可以在中低温领域内实现高效离子传导并能够避免电解质损失，又能保持有高效输出功率的电解质。

本发明的一种中低温复合电解质，由质量含量为10％-50％的三元碳酸盐和50％-90％的掺杂氧化铈组成，其中所述的三元碳酸盐为“锂/钠/钾”的三元碳酸盐，其中锂元素∶钠元素∶钾元素的摩尔比为40～50∶30～40∶20～30；所述的掺杂氧化铈是钐掺杂氧化铈、钆掺杂氧化铈或者钇掺杂氧化铈，其中掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1.5∶4、1～1.2∶4、0.5～1.5∶4。

所述的中低温复合电解质由质量含量为25％-35％的三元碳酸盐和65％-75％的掺杂氧化铈组成。

所述的三元碳酸盐为“锂/钠/钾”的三元碳酸盐，其中锂元素∶钠元素∶钾元素的摩尔比为40～45∶30～34∶20～25。

所述的掺杂氧化铈是钐掺杂氧化铈、钆掺杂氧化铈或者钇掺杂氧化铈，其中掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1∶4、1～1.2∶4、0.8～1∶4。

本发明的一种制备中低温复合电解质的方法，按照下述步骤制备：

(1)分别将掺杂元素的氧化物和硝酸铈溶于硝酸，形成金属离子溶液，其中掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1.5∶4、1～1.2∶4、0.5～1.5∶4，再将上述金属离子溶液加到草酸水溶液中，形成白色前驱体草酸盐沉淀物，搅拌，过滤，干燥，在700-800℃下煅烧1-4小时，制得掺杂氧化铈；

(2)将碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾按照锂元素∶钠元素∶钾元素为40～50∶30～40∶20～30的摩尔比取料，机械混合，在480-520℃之间加热，使其熔融，然后进行冷却，形成三元碳酸盐；

(3)将质量含量为50％-90％的掺杂氧化铈和质量含量为10％-50％的三元碳酸盐进行机械混合，然后将混合物进行煅烧，煅烧温度为500-700℃，煅烧时间为0.5-3小时。

所述步骤(1)中的掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1∶4、1～1.2∶4、0.8～1∶4。

所述步骤(2)中的锂元素∶钠元素∶钾元素的摩尔比为40～45∶30～34∶20～25。

所述步骤(3)中的三元碳酸盐的质量含量为25％-35％，掺杂氧化铈的质量含量为65％-75％。

本发明的另一个目的在于利用上述的中低温复合电解质制备燃料电池，克服现有技术中固体电解质燃料电池需要高温操作、熔融碳酸盐燃料电池的电解质损失问题，提供一种既可以在中低温领域内实现高效离子传导并能控制熔融电解质的流动和损失，又能保持有高效输出功率的燃料电池。

本发明的一种利用中低温复合电解质的燃料电池，包括混合阳极、混合阴极、电解质，在混合阳极的外侧设置有带有气体进出口的阳极气体腔室，在混合阴极的外侧设置有带有气体进出口的阴极气体腔室、通过气体进出口与所述的气体腔室连接的气体回路和用于与外部电路连接的连通电路，所述电解质为中低温复合电解质，所述的中低温复合电解质由质量含量为10％-50％的三元碳酸盐和50％-90％的掺杂氧化铈组成，其中所述的三元碳酸盐为“锂/钠/钾”的三元碳酸盐，其中锂元素∶钠元素∶钾元素的摩尔比为40～50∶30～40∶20～30；所述的掺杂氧化铈是钐掺杂氧化铈、钆掺杂氧化铈或者钇掺杂氧化铈，其中掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1.5∶4、1～1.2∶4、0.5～1.5∶4，其设置在混合阳极和混合阴极之间，所述的混合阳极由镍和中低温复合电解质组成，所述的混合阴极由锂化氧化镍和中低温复合电解质组成。

所述的混合阳极中，中低温复合电解质的体积百分数为10-90％，镍的体积百分数为10-90％，所述的混合阴极中，锂化氧化镍的体积百分数为10-90％，中低温复合电解质的体积百分数为10-90％。

所述阳极气体腔室中通有燃料气体，其为氢气、肼、氨、甲醇、乙醇或者煤气中的至少一种。所述阴极气体腔室中通有氧化性气体，其为二氧化碳和氧气或者二氧化碳和空气的混合气体，混合气体中二氧化碳与氧气或者空气的体积比为1～5。

在上述方案中，可以选择共压工艺，先将阳极材料、复合电解质和阴极材料通过共压方式制成具有三明治结构的“单片”，然后进行煅烧，煅烧温度为600-700℃下，煅烧时间为1-5小时；也可以选择涂敷工艺，将混合阳极和混合阴极涂敷在复合电解质的两个侧面上，形成三明治结构。此时燃料电池的阳极为镍/复合电解质的混合阳极，阴极为锂化氧化镍/复合电解质的混合阴极，这样的结构增加了单片中“混合阳极、复合电解质和混合阴极”的三层接触性质，避免材料的不同热匹配系数和界面对反应的影响，能够有效地降低接触电阻，从而进一步提高电池的输出功率。

图1为本发明的复合电解质中离子传导的机理示意图。相比于二元碳酸盐的高熔点，本发明的复合电解质中Li/Na/K三元碳酸盐具有较低的熔点，其在400℃左右发生了熔化，在制备的煅烧过程和使用过程中，掺杂氧化铈形成多孔骨架结构，支撑熔融碳酸盐，此时掺杂的氧化铈提供氧离子传导的通道，熔融碳酸盐提供碳酸根离子的传递通道，同时形成了质子传导的连续通道。以氢气/二氧化碳-氧气分别作为阳极和阴极的反应气体，阴，阳极两侧产生的水证明了阳离子和质子传导的存在，同时，阳极侧检测到CO₂的生成，说明碳酸根离子的传导也同样存在，进而说明存在三种不同传导离子，以二氧化碳和氧气的混合气体取代传统的纯氧气或者空气，作为氧化剂，形成了三组半电池反应：

(1)氧离子传导

阳极反应：H₂+O^2-→H₂O+2e

阴极反应：

总反应：

(2)碳酸根离子传导

阳极反应：H₂+CO₃ ^2-→H₂O+CO₂+2e

阴极反应：

总反应：

(3)质子传导

阳极反应：H₂→H⁺+2e

阴极反应：

总反应：

本发明的复合电解质中Li/Na/K三元碳酸盐具有较低的熔点，故可以在较低的温度实现三种离子的传导，因此不需要将工作温度升高到800-1000℃时，就可以获得输出的高功率，即在中低温条件下，即可高功率的输出，例如本发明的燃料电池的最大功率密度在650℃下达到720mw/cm²的输出功率，而传统的SOFC需要在800-1000℃的范围内，才能实现上述的功率。当然，本发明的复合电解质属于固体电解质，继续提升工作温度，可以进一步获得较高的功率。掺杂氧化铈不仅作为载体支撑熔融碳酸盐，减少熔盐的挥发损失及对反应装置的腐蚀，同时，其体相中提供了阳离子的传导通道，界面处提供了质子的传递通道，大大增加电解质总的离子传导能力，进而增加了电池功率的输出。

附图说明

图1本发明的复合电解质中离子传导的机理示意图

图2本发明的燃料电池的结构示意图

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

(1)将氧化钐6.06g，硝酸铈37.94g，溶于10ml硝酸中，搅拌形成澄清金属离子液体，将34.52g草酸溶于550ml水中，再将金属离子溶液滴加到草酸溶液中，生成白色草酸盐沉淀，抽滤，干燥，在750℃下煅烧2小时，形成钐掺杂氧化铈粉体。

(2)分别称取碳酸锂3.211g，碳酸钠3.34g，碳酸钾3.45g混合后，500℃加热，熔融1小时，冷却后，形成三元碳酸盐。

(3)取3g三元碳酸盐，7g钐掺杂氧化铈，机械混合，然后将混合物进行煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间为1小时，制得中低温复合电解质。

(4)分别取1.53g镍和1.00g复合电解质，混合，作为混合阳极；分别取1.10g的锂化氧化镍和1g复合电解质，混合，作为混合阳极；将0.25g混合阳极、0.20g复合电解质和0.10g混合阴极通过共压成单片，进行煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间为1h；以氢气为燃料，以体积比为1∶1的CO₂/O₂混合气体为氧化气体，在650℃下工作，测得输出功率为1120mw/cm²。

实施例2

(1)氧化钆3.62g，硝酸铈21.82g，溶于6ml硝酸中，搅拌形成澄清金属离子液体，将13.50g草酸溶于250ml水中，再将金属离子溶液滴加到草酸溶液中，生成白色草酸盐沉淀，抽滤，干燥，在750℃下煅烧2小时，形成钐掺杂氧化铈粉体。

(2)分别称取碳酸锂3.70g，碳酸钠5.3g，碳酸钾6.91g混合后，500℃加热，熔融1小时，冷却后，形成三元碳酸盐。

(3)取1g三元碳酸盐，9g钆掺杂氧化铈，机械混合，然后将混合物进行煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间为1小时，制得中低温复合电解质。

(4)分别取1.00g镍和1.00g复合电解质，混合，作为混合阳极；分别取1.00g的锂化氧化镍和1.00g复合电解质，混合，作为混合阳极；将0.25g混合阳极、0.20g复合电解质和0.10g混合阴极通过共压成单片，进行煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间为1h；以氢气为燃料，以体积比为1∶1的CO₂/O₂混合气体为氧化气体，在650℃下工作，测得输出功率为980mw/cm²。

实施例3

(1)将氧化钐6.06g，硝酸铈37.92g，溶于10ml硝酸中，搅拌形成澄清金属离子液体，将34.52g草酸溶于550ml水中，再将金属离子溶液滴加到草酸溶液中，生成白色草酸盐沉淀，抽滤，干燥，在800℃下煅烧1小时，形成钐掺杂氧化铈粉体。

(2)分别称取碳酸锂3.211g，碳酸钠3.34g，碳酸钾3.45g混合后，520℃加热，熔融0.8小时，冷却后，形成三元碳酸盐。

(3)取4g三元碳酸盐，6g钐掺杂氧化铈，机械混合，然后将混合物进行煅烧，煅烧温度为500℃，煅烧时间为3小时，制得中低温复合电解质。

(4)分别取1.53g镍和2.00g复合电解质，混合，作为混合阳极；分别取1.10g的锂化氧化镍和2.00g复合电解质，混合，作为混合阳极；将0.25g混合阳极、0.25g复合电解质和0.10g混合阴极通过共压成单片，进行煅烧，煅烧温度为500℃，煅烧时间为5h；以甲醇为燃料，以体积比为1∶2的CO₂/O₂混合气体为氧化气体，在500℃下工作，测得输出功率为850mw/cm²。实施例4

(1)将氧化钐6.06g，硝酸铈37.92g，溶于10ml硝酸中，搅拌形成澄清金属离子液体，将34.52g草酸溶于550ml水中，再将金属离子溶液滴加到草酸溶液中，生成白色草酸盐沉淀，抽滤，干燥，在700℃下煅烧4小时，形成钐掺杂氧化铈粉体。

(2)分别称取碳酸锂3.211g，碳酸钠3.34g，碳酸钾3.45g混合后，480℃加热，熔融2小时，冷却后，形成三元碳酸盐。

(3)取5g三元碳酸盐，5g钐掺杂氧化铈，机械混合，然后将混合物进行煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间为0.5小时，制得中低温复合电解质。

(4)分别取1.53g镍和1.50g复合电解质，混合，作为混合阳极；分别取1.10g的锂化氧化镍和1.50g复合电解质，混合，作为混合阳极；将0.25g混合阳极、0.25g复合电解质和0.10g混合阴极通过共压成单片，进行煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间为5h；以乙醇为燃料，以体积比为1∶5的CO₂/空气混合气体为氧化气体，在700℃下工作，测得输出功率为960mw/cm²。

实施例5

(1)氧化钆3.62g，硝酸铈31.82g，溶于6ml硝酸中，搅拌形成澄清金属离子液体，将13.50g草酸溶于250ml水中，再将金属离子溶液滴加到草酸溶液中，生成白色草酸盐沉淀，抽滤，干燥，在720℃下煅烧3小时，形成钆掺杂氧化铈粉体。

(2)分别称取碳酸锂3.70g，碳酸钠5.3g，碳酸钾6.91g混合后，500℃加热，熔融1.5小时，冷却后，形成三元碳酸盐。

(3)取2g三元碳酸盐，8g钆掺杂氧化铈，机械混合，然后将混合物进行煅烧，煅烧温度为550℃，煅烧时间为3小时，制得中低温复合电解质。

(4)分别取1.53g镍和1.25g复合电解质，混合，作为混合阳极；分别取1.10g的锂化氧化镍和1.25g复合电解质，混合，作为混合阳极；将0.25g混合阳极、0.20g复合电解质和0.10g混合阴极通过共压成单片，进行煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间为1h；以氨为燃料，以体积比为1∶3的CO₂/O₂混合气体为氧化气体，在650℃下工作，测得输出功率为800mw/cm²。

实施例6

(1)将氧化钐6.06g，硝酸铈37.93g，溶于10ml硝酸中，搅拌形成澄清金属离子液体，将34.52g草酸溶于550ml水中，再将金属离子溶液滴加到草酸溶液中，生成白色草酸盐沉淀，抽滤，干燥，在750℃下煅烧2小时，形成钐掺杂氧化铈粉体。

(2)分别称取碳酸锂3.211g，碳酸钠3.34g，碳酸钾3.45g混合后，500℃加热，熔融1小时，冷却后，形成三元碳酸盐。

(3)取3g三元碳酸盐，7g钐掺杂氧化铈，机械混合，然后将混合物进行煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间为1小时，制得中低温复合电解质。

(4)分别取1.53g镍和1.75g复合电解质，混合，作为混合阳极；分别取1.10g的锂化氧化镍和1.75g复合电解质，混合，作为混合阳极；将0.25g混合阳极、0.2g复合电解质和0.1g混合阴极通过共压成单片，进行煅烧，煅烧温度为550℃，煅烧时间为1h；以肼为燃料，以体积比为1∶3的CO₂/空气混合气体为氧化气体，在550℃下工作，测得输出功率为780mw/cm²。

实施例7

(1)将氧化钇1.13g，硝酸铈10.9g，溶于3ml硝酸中，搅拌形成澄清金属离子液体，将6.75g草酸溶于150ml水中，再将金属离子溶液滴加到草酸溶液中，生成白色草酸盐沉淀，抽滤，干燥，在750℃下煅烧2小时，形成钇掺杂氧化铈粉体。

(2)分别称取碳酸锂3.69g，碳酸钠3.18g，碳酸钾2.76g混合后，500℃加热，熔融2小时，冷却后，形成三元碳酸盐。

(3)取3g三元碳酸盐，7g钇掺杂氧化铈，机械混合，然后将混合物进行煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间为1小时，制得中低温复合电解质。

(4)分别取1.50g镍和1.00g复合电解质，混合，作为混合阳极；分别取1.50g的锂化氧化镍和1.00g复合电解质，混合，作为混合阳极；将0.25g混合阳极、0.25g复合电解质和0.1g混合阴极通过共压成单片，进行煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间为1h；以氢气为燃料，以体积比为1∶1的CO₂/O₂混合气体为氧化气体，在650℃下工作，测得输出功率为680mw/cm²。

实施例8

(1)将氧化钇1.69g，硝酸铈10.9g，溶于3ml硝酸中，搅拌形成澄清金属离子液体，将7.425g草酸溶于200ml水中，再将金属离子溶液滴加到草酸溶液中，生成白色草酸盐沉淀，抽滤，干燥，在750℃下煅烧2小时，形成钇掺杂氧化铈粉体。

(2)分别称取碳酸锂3.33g，碳酸钠3.71g，碳酸钾3.46g混合后，500℃加热，熔融1小时，冷却后，形成三元碳酸盐。

(3)取3g三元碳酸盐，7g钇掺杂氧化铈，机械混合，然后将混合物进行煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间为1小时，制得中低温复合电解质。

(4)分别取2.00g镍和1.00g复合电解质，混合，作为混合阳极；分别取2.00g的锂化氧化镍和1.00g复合电解质，混合，作为混合阳极；将0.25g混合阳极、0.25g复合电解质和0.1g混合阴极通过共压成单片，进行煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间为1h；以氢气为燃料，以体积比为1∶2的CO₂/O₂混合气体为氧化气体，在650℃下工作，测得输出功率为620mw/cm²。

本发明的燃料电池正是利用本发明的中低温复合电解质能够在较低温度下实现高效离子传导和高效输出功率的优势，进行设计，用中低温复合电解质取代燃料电池传统的电解质。

如附图2所示，本发明的一种利用中低温复合电解质的燃料电池，包括混合阳极、混合阴极、电解质，在混合阳极的外侧设置有带有气体进出口的阳极气体腔室，在混合阴极的外侧设置有带有气体进出口的阴极气体腔室和用于与外部电路连接的连通电路，其中所述电解质为中低温复合电解质，所述的中低温复合电解质由质量含量为10％-50％的三元碳酸盐和50％-90％的掺杂氧化铈组成，其中所述的三元碳酸盐为“锂/钠/钾”的三元碳酸盐，其中锂元素∶钠元素∶钾元素的摩尔比为40～50∶30～40∶20～30；所述的掺杂氧化铈是钐掺杂氧化铈、钆掺杂氧化铈或者钇掺杂氧化铈，其中掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1.5∶4、1～1.2∶4、0.5～1.5∶4，其设置在混合阳极和混合阴极之间，所述的混合阳极由镍和中低温复合电解质组成，所述的混合阴极由锂化氧化镍和中低温复合电解质组成。所述的混合阳极中，中低温复合电解质的体积百分数为10-90％，镍的体积百分数为10-90％，所述的混合阴极中，锂化氧化镍的体积百分数为10-90％，中低温复合电解质的体积百分数为10-90％。所述阳极气体腔室中通有燃料气体，其为氢气、肼、氨、甲醇、乙醇或者煤气中的至少一种。所述阴极气体腔室中通有氧化性气体，其为二氧化碳和氧气或者二氧化碳和空气的混合气体，混合气体中二氧化碳与氧气或者空气的体积比为1～5。

同时利用混合阳极和混合阴极的设计来增加了“混合阳极、复合电解质和混合阴极”的三层接触性质，避免材料的不同热匹配系数和界面对反应的影响，能够有效地降低接触电阻，从而进一步提高电池的输出功率。可以选择共压工艺，先将阳极材料、复合电解质和阴极材料通过共压方式制成具有三明治结构的“单片”，然后进行煅烧，煅烧温度为600-700℃下，煅烧时间为1-5小时；也可以选择涂敷工艺，将混合阳极和混合阴极涂敷在复合电解质的两个侧面上，形成三明治结构。

在燃料电池进行工作时，燃料和氧化气体分别进入阳极和阴极气体腔室，同时通过气体进出口与气体回路相连，以方便两种气体持续不断的供给。燃料在阳极发生氧化反应，释放电子，电子流经外部电路，氧化气体在阴极接受上述电子，发生还原反应，实现电池的功率输出。由于本发明的复合电解质中的Li/Na/K三元碳酸盐具有较低的熔点，同时能够提供氧离子、质子和碳酸根离子共三种离子的传递通道，故采用此复合电解质的燃料电池能够在较低的温度实现三种离子的传导，因此不需要将工作温度升高到800-1000℃时，就可以获得输出的高功率，即在中低温条件下，即可高功率的输出。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种中低温复合电解质，其特征在于，所述的中低温复合电解质由质量含量为10％-50％的三元碳酸盐和50％-90％的掺杂氧化铈组成，其中所述的三元碳酸盐为“锂/钠/钾”的三元碳酸盐，其中锂元素∶钠元素∶钾元素的摩尔比为40～50∶30～40∶20～30；所述的掺杂氧化铈是钐掺杂氧化铈、钆掺杂氧化铈或者钇掺杂氧化铈，其中掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1.5∶4、1～1.2∶4、0.5～1.5∶4。

2.根据权利要求1所述的一种中低温复合电解质，其特征在于，所述的中低温复合电解质由质量含量为25％-35％的三元碳酸盐和65％-75％的掺杂氧化铈组成。

3.根据权利要求1所述的一种中低温复合电解质，其特征在于，所述的三元碳酸盐为“锂/钠/钾”的三元碳酸盐，其中锂元素∶钠元素∶钾元素的摩尔比为40～45∶30～34∶20～25。

4.根据权利要求1所述的一种中低温复合电解质，其特征在于，所述的掺杂氧化铈是钐掺杂氧化铈、钆掺杂氧化铈或者钇掺杂氧化铈，其中掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1∶4、1～1.2∶4、0.8～1∶4。

5.一种制备如权利要求1所述的一种中低温复合电解质的方法，其特征在于，按照下述步骤制备：

(1)分别将掺杂元素的氧化物和硝酸铈溶于硝酸，形成金属离子溶液，其中掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1.5∶4、1～1.2∶4、0.5～1.5∶4，再将上述金属离子溶液加到草酸水溶液中，形成自色前驱体草酸盐沉淀物，搅拌，过滤，干燥，在700-800℃下煅烧1-4小时，制得掺杂氧化铈；

(2)将碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾按照锂元素∶钠元素∶钾元素为40～50∶30～40∶20～30的摩尔比取料，机械混合，在480-520℃之间加热，使其熔融，然后进行冷却，形成三元碳酸盐；

(3)将质量含量为50％-90％的掺杂氧化铈和质量含量为10％-50％的三元碳酸盐进行机械混合，然后将混合物进行煅烧，煅烧温度为500-700℃，煅烧时间为0.5-3小时。

6.根据权利要求5所述的一种制备如权利要求1所述的一种中低温复合电解质的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1∶4、1～1.2∶4、0.8～1∶4。

7.根据权利要求5所述的一种制备如权利要求1所述的一种中低温复合电解质的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的锂元素∶钠元素∶钾元素的摩尔比为40～45∶30～34∶20～25。

8.根据权利要求5所述的一种制备如权利要求1所述的一种中低温复合电解质的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的三元碳酸盐的质量含量为25％-35％，掺杂氧化铈的质量含量为65％-75％。

9.一种利用如权利要求1所述的一种中低温复合电解质的燃料电池，包括混合阳极、混合阴极、电解质、在混合阳极的外侧设置的带有气体进出口的阳极气体腔室、在混合阴极的外侧设置的带有气体进出口的阴极气体腔室、通过阳极气体进出口与所述的阳极气体腔室连接的阳极气体回路、通过阴极气体进出口与所述的阴极气体腔室连接的阴极气体回路和用于与外部电路连接的连通电路，其特征在于，所述电解质为中低温复合电解质，所述的中低温复合电解质由质量含量为10％-50％的三元碳酸盐和50％-90％的掺杂氧化铈组成，其中所述的三元碳酸盐为“锂/钠/钾”的三元碳酸盐，其中锂元素∶钠元素∶钾元素的摩尔比为40～50∶30～40∶20～30；所述的掺杂氧化铈是钐掺杂氧化铈、钆掺杂氧化铈或者钇掺杂氧化铈，其中掺杂元素钐、钆和钇与铈的摩尔比分别为0.8～1.5∶4、1～1.2∶4、0.5～1.5∶4，所述的中低温复合电解质设置在混合阳极和混合阴极之间，所述的混合阳极由镍和所述中低温复合电解质组成，所述的混合阴极由锂化氧化镍和所述中低温复合电解质组成。

10.根据权利要求9所述的一种利用如权利要求1所述的一种中低温复合电解质的燃料电池，其特征在于，所述阳极气体腔室中通有燃料气体，其为氢气、肼、氨、甲醇、乙醇或者煤气中的至少一种；所述阴极气体腔室中通有氧化性气体，其为二氧化碳和氧气或者二氧化碳和空气的混合气体，混合气体中二氧化碳与氧气或者空气的体积比为1～5。

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