[发明专利]用于在低pO2气氛中可获得的陶瓷装置的烧结添加剂

权利要求书

1.一种在低pO₂气氛中生产陶瓷装置的方法，该方法包括以下步骤：

- 提供包含基底材料和过渡金属的组合物，其中用于第一层的基底材料选自锆酸盐、铈酸盐、钛酸盐、镧酸盐、铝酸盐、掺杂氧化锆和/或掺杂二氧化铈，其中掺杂物选自Ca、Ga、Sc、Y，和镧系元素；

- 形成所述组合物的第一层，其中所述第一层为电解质层；

- 在所述第一层的一面或两面上形成至少一个电极层或电极前体层；和

- 在低pO₂气氛中烧结多层结构；

其特征在于

- 过渡金属的量为基于第一层的组合物计的0.01-4 mol%；

- 氧气分压pO₂为10^-14 Pa或更少；和

- 烧结温度在700-1600℃范围内。

2.依据权利要求1的方法，其中用于第一层的基底材料选自掺杂氧化锆和/或掺杂二氧化铈，其中掺杂物选自Ca、Ga、Sc、Y，和镧系元素。

3.依据权利要求1或2的方法，其中过渡金属为选自Co、Cr、Fe、Mn、Nb、Ta、V和Zn的元素之一。

4.依据权利要求3的方法，其中过渡金属为选自Cr、Nb、Ta和V的元素之一。

5.依据权利要求1-4的任一项的方法，其中过渡金属以氧化物、离子或金属元素的形式存在于组合物中。

6.依据权利要求1-5的任一项的方法，其中烧结步骤在800-1500℃的温度进行。

7.依据权利要求1-6的任一项的方法，其中在还原气氛中的pO₂为10^-16  Pa或更少。

8.依据权利要求1-7的任一项的方法，其中低pO₂气氛包括惰性气体和2-10 %体积的氢；H₂；H₂/CO/CO₂混合物；或真空。

9.依据权利要求1-8的任一项的方法，其中过渡金属的量为基于第一层的组合物计的0.01-1 mol%。

10.依据权利要求1-9的任一项的方法，其中过渡金属为钽或铌。

11.依据权利要求1-10的任一项的方法，其中过渡金属为铌。

12.依据权利要求1-11的任一项的方法，其中用于第一层的基底材料为掺杂氧化锆，其中掺杂物选自Ca、Ga、Sc、Y和镧系元素。

13.依据权利要求1-12的任一项的方法，该方法还包括在所述第一层的任何一面的至少一层上形成第三层的步骤。

14.依据权利要求1-13的任一项的方法，其中第一层和至少一个电极层或电极前体层在支持物上形成。

15.依据权利要求14的方法，其中所述支持物为金属支持物。

16.依据权利要求1-15的任一项的方法，其中陶瓷装置为陶瓷电化学装置。

17.依据权利要求1-16的任一项的方法，其中陶瓷装置为固体氧化物燃料电池或固体氧化物电解电池。