[发明专利]一种固体氧化物燃料电池复合阴极及其制备方法

权利要求书

1.一种固体氧化物燃料电池复合阴极，它包括有传送电流的阴极材料薄膜及其电解质基底，电解质基底的厚度为0.7-1mm，其特征在于，所述阴极材料薄膜是由直径为50-100nm的纳米级球形颗粒构成，它们均匀地附着在能传送氧离子的多孔三维电解质骨架上，该多孔三维电解质骨架通过高温烧结与电解质基底紧密联结成整体，其中多孔三维电解质骨架的厚度为50-100μm，阴极材料薄膜的质量/(阴极材料薄膜的质量+多孔电解质骨架的质量)＝50％～55％。

2.制备权利要求1的固体氧化物燃料电池复合阴极的方法，包括用电解质的金属离子硝酸盐作为前驱体制备电解质粉体，并用电解质粉体制成电解质基底和电解质浆料，然后将该浆料用丝网印刷刷到电解质基底上，其特征在于，此后的制备步骤是：

(1)将印刷有电解质浆料的电解质基底放入烘箱中，在100℃以下保温2—5小时直到印刷的浆料完全干燥，得到烘干体；

(2)对上述烘干体进行高温处理：以1-1.5℃/min的速率从室温升温到550℃，保温2小时，然后以2-3℃/min速率升温到1350℃，保温5小时后以2-3℃/min速率降温到800℃，然后自然降温，在电解质基底上得到多孔三维电解质骨架；

(3)配制阴极材料前驱体溶液：选择阴极材料中含有的金属离子的硝酸盐作为阴极材料前驱体，并按阴极材料化学式的化学计量进行配比；配制醇水溶液，即，使乙醇体积：水体积＝1：1～3；然后将阴极材料前驱体溶解到醇水溶液中作为阴极前驱体溶液，使溶液的摩尔浓度为0.3～1mol/L；再加入甘氨酸，并用磁力搅拌器搅拌3-5小时，使金属离子被甘氨酸络合均匀，其中甘氨酸使用量为：甘氨酸的物质的量＝1/2溶液中硝酸根总的物质的量；

(4)浸渍阴极材料前驱体：将上述阴极材料前驱体溶液通过滴的方法浸渍到多孔的电解质骨架上，然后自然晾干，直到阴极材料前驱体完全浸入到多孔电解质骨架中去；

(5)热处理：将(4)的产品置于700-900℃环境热处理2-3小时，阴极材料前驱体转化为纳米级的阴极材料，即得到在多孔电解质骨架上附着有纳米级阴极材料薄膜的复合阴极；

(6)重复(4)、(5)的操作，使阴极材料薄膜的质量/(阴极材料薄膜的质量+多孔电解质骨架的质量)＝50％～55％。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍阴极材料前驱体，是将配好的阴极材料前驱体溶液通过滴的方法浸渍到多孔的电解质骨架中，按每平方厘米0.05～0.2ml的阴极材料前驱体溶液滴加上去，然后自然晾干，直到阴极材料前驱体完全浸入到多孔电解质骨架中去。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述将电解质浆料用丝网印刷刷到电解质基底上，是涂附在电解质基底片的单侧，形成单侧的多孔三维电解质骨架；或者是同时涂附在电解质基底片的双侧，形成对称的双多孔三维电解质骨架。