[发明专利]固体氧化物燃料电池及其整电池低温制备的方法

权利要求书

1、一种固体氧化物燃料电池，其特征在于，包括一层致密电解质膜，所述致密电解质膜的两侧分别设有一层多孔膜，其中一侧的多孔膜制成阳极，另一侧的多孔膜制成阴极。

2、根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述的多孔膜的孔隙率大于或等于60％，致密电解质膜的相对密度高于或等于96％。

3、根据权利要求1或2所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述电解质膜包括以下至少一种材料：氧化钇稳定氧化锆、氧化钪稳定氧化锆、Y-Sc稳定的氧化锆、Sc-Ce稳定的氧化锆，Gd-掺杂CeO₂、Sm-掺杂CeO₂、Gd，Pr，Sm-掺杂CeO₂。

4、根据权利要求3所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，该固体氧化物燃料电池为电解质支撑整电池或阳极支撑整电池或阴极支撑整电池；

所述电解质支撑整电池中：多孔膜厚度为10-50μm，致密电解质厚度为100-300μm；

所述阳极支撑整电池中：阳极侧多孔膜厚度为300-1000μm，致密电解质厚度为5-50μm，阴极侧多孔膜厚度为10-50μm；

所述阴极支撑整电池中：阴极侧多孔膜厚度为300-1000μm，致密电解质厚度为5-50μm，阳极侧多孔膜厚度为10-50μm。

5、一种权利要求1至4任一项所述的固体氧化物燃料电池整电池低温制备的方法，其特征在于，包括步骤：

首先，制备依次为多孔膜、致密电解质、多孔膜的三层膜生坯，并在1200-1500℃环境中共烧；

然后，用浸渍方法将电极催化剂浸渍于多孔膜基体中，将两侧的多孔膜分别制成阳极和阴极。

6、根据权利要求5所述的固体氧化物燃料电池整电池的制备方法，其特征在于，所述三层膜生坯通过以下任意一种方法制得：

方法一：逐层流延制得；

方法二：三层分别流延，将三层生坯叠放入等静压机中，以压力30-60MPa、温度50-90℃的条件下压合成复合膜，压合时间为10-50分钟。

方法三：三层分别轧膜，将三层生坯叠放入等静压机中，以压力30-60MPa、温度50-90℃的条件下压合成复合膜，压合时间为10-50分钟。

7、根据权利要求5所述的固体氧化物燃料电池整电池的制备方法，其特征在于，所述三层膜生坯在1200-1500℃环境中共烧采用以下任一种方法：

方法一：以100-180℃/h速率升温，在1400-1500℃保温2-6h；

方法二：以40-180℃/h速度升温，在600℃和1200-1500℃分别保温2-10h；

方法三：以100-180℃/h速率升温，在1000℃和1400-1500℃分别保温2-6h；

方法四：以100-180℃/h速率升温，在1000℃保温2-6h，然后升温到1400℃，再急速降温到1200-1300℃，保温2-10h。

8、根据权利要求5所述的固体氧化物燃料电池整电池的制备方法，其特征在于，所述用浸渍方法将电极催化剂用于多孔膜基体中包括：

浸渍所用的溶液为用作催化剂的金属或其氧化物对应的硝酸盐或醋酸盐溶液；

阳极催化剂所用的金属元素包括Ni、Cu、Fe、Co、Au、Pt、Pd、Mo、Ce、Ru、Pr、Tb、Ba、Zr、Y、Yb、Sm、Gd或Rh中的一种或多种；

阴极催化剂所用的金属元素包括La、Ba、Sr、Mn、Cu、Fe、Co、Ce Pr、Nd、Tb、Sm、Gd、Zr、Y、Yb或Ru中的一种或多种；

浸渍后在400-600℃焙烧使盐分解成氧化物，然后多次浸渍、干燥、分解，至浸入的质量分数达到40-70wt％，最后在800-1100℃烧结制成阳极或阴极。

9、根据权利要求8所述的固体氧化物燃料电池整电池的制备方法，其特征在于，制作阳极时，浸渍用Ni(NO₃)₂、Ce(NO₃)₃溶液，800-1100℃烧结，制得的阳极中，NiO和CeO₂的总质量分数为40-70wt％。

10、根据权利要求8所述的固体氧化物燃料电池整电池的制备方法，其特征在于，制作阴极时，浸渍用La(NO₃)₃、Sr(NO₃)₂、Mn(NO₃)₂与柠檬酸的混合溶液，400-1050℃烧结，制得的阴极中，La、Sr、Mn的氧化物的质量分数为40-60wt％。