[0026] 根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0027] 如图1所示，表面涂有NCAL的泡沫镍构成对称电极，本发明燃料电池阴极与阳极均采用表面涂有NCAL的泡沫镍，核心电解质层为CeO2/Fe3O4复合材料，因此该燃料电池的结构为：泡沫镍//NCAL//CeO2/Fe3O4//NCAL//泡沫镍；其中，NCAL为购买的镍钴铝锂‑Ni0.8Co0.15Al0.05LiO2‑δ材料，CeO2/Fe3O4为本发明利用湿法合成制备的复合材料；泡沫镍为商业购买的泡沫状的镍材料。
[0028] 本发明燃料电池的制备方法：
[0029] 先制备表面涂有NCAL的泡沫镍(作为燃料电池的阴阳极)：将NCAL(Ni0.8Co0.15Al0.05LiO2‑δ)粉末逐渐加入松油醇中，直到混合物为浆糊状，将浆糊状的混合物均匀涂抹在泡沫镍上，将涂抹后的泡沫镍放入烘箱中于200℃下干燥2小时，即可得到表面涂有NCAL的泡沫镍；
[0030] 再制备CeO2/Fe3O4复合材料(作为燃料电池的电解质层‑发电元件)：
[0031] 将CeO2与Fe3O4按质量比3∶1混合，得到4g混合粉体，将混合粉体放入20mL去离子水中(此时CeO2溶解于水中，Fe3O4在水中不溶解)，恒温搅拌4小时，缓慢滴加浓硝酸，直到Fe3O4粉末完全消失(即Fe3O4粉末完全溶解)，再滴加适量的碳酸钠溶液(浓度为0.5mol/L)，当反应液中不再产生新的沉淀后，停止滴加碳酸钠溶液；对反应液进行反复清洗、抽滤4次，将得到的抽滤物在120度的干燥箱中烘干12小时，再放入马沸炉中于700°下烧结4小时，自然冷却至室温，充分研磨后，得到CeO2/Fe3O4复合材料，CeO2/Fe3O4复合材料中，CeO2里除了掺杂各个价态的铁元素外，还掺杂有微量的钠离子。
[0032] 最后，将制得的电极材料与电解质材料组合，得到本发明的低温固体氧化物燃料电池：
[0033] 将表面涂有NCAL的泡沫镍制作成电极，电极尺寸为圆形，直径D＝13mm，电极在纳米复合材料CeO2/Fe3O4两边呈对称结构，即泡沫镍//NCAL//CeO2/Fe3O4//NCAL//泡沫镍结构，先将一片泡沫镍//NCAL放入压片模具底部，表面涂有NCAL的一面朝上，再取0.35g的CeO2/Fe3O4复合材料放入压片模具中，最后将另一片泡沫镍//NCAL放入压片模具，其放在CeO2/Fe3O4复合材料上面，表面涂有NCAL的一面朝下，将压片模具放入压片机，加压至8Mpa，保压5秒后，取出电池片，即制得本发明的低温固体氧化物燃料电池。
[0034] 图2可看出，实验研究表明，纯CeO2也可以作为燃料电池的电解质，但输出性能较2
差，在550度的测试温度下，最大输出功率仅为72mW/cm ，并且不稳定；利用化学湿法一步合成CeO2/Fe3O4复合材料，将Fe3O4与CeO2进行复合，制备纳米复合材料，即CeO2/Fe3O4复合材
2 2
料，电化学输出性能从72mW/cm 上升到157mW/cm ，当一步合成工艺过程中滴加NaCO3溶液，
2
输出性能显著提升，达到259mW/cm。
[0035] 图3中，CeO2/Fe3O4复合材料合成过程中采用NaCO3沉淀工艺时在氢气‑氧气气氛下2
的交流阻抗特性曲线与虚轴的第一个交点代表欧姆损失，其值约为0.35Ω·cm ，交流阻抗
2
特性曲线与虚轴的第二个交点代表晶界损失，其值约为0.4Ω·cm。
[0036] 图4中，CeO2/Fe3O4复合材料合成过程中无NaCO3沉淀工艺时在氢气‑氧气气氛下的2
交流阻抗特性曲线与虚轴的第一个交点代表欧姆损失，其值约为0.5Ω·cm ，交流阻抗特
2
性曲线与虚轴的第二个交点代表晶界损失，其值约为1.8Ω·cm。
[0037] 图5中，纯CeO2的交流阻抗特性曲线与虚轴的第一个交点代表欧姆损失，其值约为2 2
0.392cm，交流阻抗特性曲线与虚轴的第二个交点代表晶界损失，其值达约为1.6Ω·cm。
[0038] 通过对比图3、图4、图5可知，与纯CeO2的阻抗特性相比，合成过程中采用NaCO3沉淀工艺制备的CeO2/Fe3O4复合材料的欧姆损失与晶界损失都大大降低，从而证明掺杂后的复合材料的性能有了大大的提升。
[0039] Fe3O4是一种复杂的氧化物，其中1/3是Fe2+、2/3是Fe3+，本发明通过化学湿法将Fe3O4与CeO2合成，并高温烧结，制备出纳米结构的复合材料，再经过研磨，形成离子材料与半导体材料的纳米复合，在这两相复合材料中形成半导体‑离子异质结构，即传统的离子导体的电解质层变为一个具有半导体‑离子异质结构的电解质层。具有半导体‑离子异质结构的电解质材料能够加强对氧离子的传输能力，因此电解质复合材料在低温段(300‑600°)也具有良好的输出功率。
[0040] 如图6所示，对比蓝色CeO2标准图谱，可以看出，纯的CeO2还存在复合材料粉末中，其次，在36度附近，出现一个波峰，经过与标准的PDF卡片对比，该波峰与磁铁矿Fe+2Fe2+3O4标准卡片的波峰相对应，因此，由XRD图谱分析可知，Fe被掺杂在CeO2中，并且出现了价态变化，Fe价态的变化，加强了复合材料的催化活性。这结果分析表明，CeO2/Fe3O4复合材料的电化学性能提高主要是由于Fe价态的变化引起的，XRD中没有发现Na元素，一方面可能是由于Na元素含量太少，另一方面可能在抽滤过程导致Na元素的减少。
[0041] 本发明燃料电池的结构，泡沫镍分别用于阳极和阴极来促进两极的氧化还原反应过程以及起到电子收集的作用。本发明在纯CeO2中利用化学湿法掺杂Fe3O4材料，在低温段运行时，复合材料具有高的氧离子传导能力，从而有效提高了燃料电池在低温段运行的效率。
