[发明专利]一种固体氧化物燃料电池复合电解质薄膜及其制备

权利要求书

1.一种固体氧化物燃料电池复合电解质薄膜，其特征在于：包括氧化锆基电解质致密层（1）以及其一侧表面与之结合紧密的氧化铈基电解质层（2）。

2.按照权利要求1所述复合电解质薄膜，其特征在于：氧化锆基电解质薄膜材料为M_xN_yZr_1-x-yO_2-d，M、N分别为Y、Sc、Ce、Yb、La中的一种，0.02≤x≤0.2，0≤y≤0.2，0≤d≤0.2；

氧化铈基电解质薄膜材料为Ln_xCe_1-xO_2-d，Ln为Gd、Sm、Y或La中的一种或二种以上，0.05≤x≤0.5，0≤d≤0.2。

3.按照权利要求1所述的复合电解质薄膜，其特征在于：

所述复合电解质薄膜的总厚度在62纳米-20微米之间；

所述氧化锆基电解质薄膜（1）的厚度在30纳米-15微米之间，最好为60纳米-8微米之间；

所述氧化铈基电解质薄膜（2）的厚度在32纳米-5微米之间，最好在35纳米-10微米之间。

4.按照权利要求1所述的复合电解质薄膜，其特征在于：所述的氧化铈基电解质层（2）有两部分组成，包括与氧化锆基电解质结合紧密的致密无缺陷的氧化铈基电解质层，为致密层（3），以及在其基础上制备的疏松多孔的氧化铈基电解质层，为疏松层（4）；其中首先在氧化锆基电解质层表面制备致密层（3），而后在致密层（3）表面制备疏松层（4）。

5.按照权利要求4所述复合电解质薄膜，其特征在于：所述氧化铈基电解质薄膜的厚度在32纳米-5微米之间，最好在30纳米-3微米之间；

所述致密层（3）的厚度控制在30纳米-3微米之间；

所述疏松层（4）的厚度控制在2纳米-1微米之间。

6.一种权利要求1所述的复合电解质薄膜的制备方法，其特征在于：氧化锆基电解质薄膜（1）及氧化铈基电解质薄膜（2）均采用磁控反应溅射的方法制备；所用靶材均为相应组分的合金靶材；

磁控反应溅射的电源可以为直流电源、中频电源或者射频电源。

7.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于：氧化锆基电解质薄膜（1）的制备过程为：

在氧化镍与氧化锆基复合阳极基底上磁控反应溅射沉积，其溅射参数为：基底温度在200-800℃，氧气流量与氩气流量之比为1/2-1/20，靶基距为5-9cm，溅射气压为0.1Pa-1.5Pa，溅射功率密度P=3-15W/cm²。

8.按照权利要求7所述的制备方法，其特征在于：致密层（1）最好在400-1600℃温度之间进行退火处理。

9.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于：，氧化铈基电解质薄膜致密层（3）的制备过程为：在已溅射YSZ电解质薄膜的膜电极表面溅射沉积氧化铈基电解质层，其溅射参数为：靶基距为5-9cm，溅射气压为0.1Pa-1.5Pa，溅射功率密度P=3-15W/cm²,氧气流量与氩气流量之比为1/2-1/20，溅射基底温度在250-800℃；

氧化铈基电解质薄膜疏松层（4）的制备过程为：在溅射致密氧化铈基电解质层（3）的表面上溅射疏松氧化铈基电解质层（4），溅射参数为：靶基距为5-9cm，溅射气压为0.5Pa-5Pa，溅射功率密度P=0.5-10W/cm²，氧气流量与氩气流量之比为1/2-1/20，溅射基底温度在0-200℃。

10.按照权利要求9所述的制备方法，其特征在于：致密层（3）最好在400-1200℃的温度下进行退火处理。