[发明专利]固体氧化物燃料电池的半电池、燃料电池及其制作方法

权利要求书

1.一种固体氧化物燃料电池的半电池，其特征在于，依次包括电解质层、可选的功能层和支撑层，所述电解质层为一层或多层；所述功能层是一层或多层阳极功能层或一层或多层阴极功能层；所述支撑层为一层或多层阳极支撑层或一层或多层阴极支撑层，其中

所述电解质层的外表面在微米尺度上是平整的，优选的是，所述外表面具有亚微米或者纳米微观结构，还优选的是，所述外表面具有亚微米或者纳米级别的突起、起伏或枝状结构；

优选的是，所述电解质层是在载带表面上使用喷雾干燥法形成的，从而使电解质生坯以载带为模板，复制载带表面的微观形貌，所述载带的表面在微米尺度上是平整的，优选的是载带表面经过再加工和修饰，形成有亚微米或者纳米微观结构，从而使电解质层与载带接触的表面在烧结后形成亚微米或者纳米微观结构。

2.一种固体氧化物燃料电池的半电池的制作方法，其特征在于，所述方法包括：

1)喷雾干燥工序，所述喷雾干燥工序包括：

(a).在载带表面上使用喷雾干燥法形成一层或多层电解质层，使电解质生坯以载带为模板，复制载带表面的微观形貌，以及

(b).可选地，在干燥后的电解质层上使用喷雾干燥法形成一层或多层阳极功能层或一层或多层阴极功能层，从而形成喷雾坯体；

(2).流延工序，所述流延工序包括在喷雾坯体上直接流延形成对应于阳极功能层或阴极功能层的阳极支撑层或阴极支撑层，并使流延坯体干燥；

其中所述直接流延采用一次流延或多次流延；

(3).分离工序，所述分离工序包括使干燥后的坯体与载带分离；

(4).烧结工序，所述烧结工序包括将所分离出的坯体烧结，形成所述固体氧化物燃料电池的半电池。

3.如权利要求2所述的半电池的制作方法，其特征在于，所述载带为有机高分子薄膜、玻璃、金属、大理石，优选为聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或平板玻璃，

优选的是，所述电解质的活性成分为钇稳定氧化锆(YSZ)、钆掺杂氧化铈、钐掺杂铈酸钡或钐掺杂氧化铈（SDC）；

优选的是，所述阳极功能层为NiO/YSZ材料，所述阴极功能层为La_1-XSr_xMnO₃/YSZ材料，x为0.15～0.3，

优选的是，所述阳极支撑层为NiO/YSZ材料，所述阴极支撑层为La_1-XSr_xMnO₃/YSZ材料，x为0.15～0.3。

4.如权利要求2所述的半电池的制作方法，其特征在于，所述载带的表面在微米尺度上是平整的，从而使电解质层与载带接触的表面在烧结后在微米尺度上是平整的，

优选的是，载带表面经过再加工和修饰，形成有亚微米或者纳米微观结构，从而使电解质层与载带接触的表面在烧结后形成亚微米或者纳米微观结构，

更优选的是，所述电解质层与载带接触的表面在烧结后的亚微米或者纳米微观结构为亚微米或者纳米级别的突起、起伏或枝状结构。

5.如权利要求2所述的半电池的制作方法，其特征在于，所述电解质层在烧结后的厚度为3～20μm，优选为5～10μm；

在存在功能层的情况下，所述功能层在烧结后的厚度为10～30μm，优选为15～25μm；

优选的是，烧结后喷雾坯体的厚度为3～100μm，优选为10～40μm，最优选为25～30μm；

优选的是，流延坯体烧结后厚度为100-1200μm；优选为300μm～1000μm，最优选为500μm～750μm；

还优选的是，流延后整体坯体烧结后厚度为100-1200μm，优选为300μm～1000μm，最优选为500μm～750μm。

6.如权利要求2所述的半电池的制作方法，其特征在于，所述功能层烧结后，功能层中起催化作用的成分的含量沿着从电解质层至支撑层的方向呈梯度增加，优选的是所述起催化作用的成分是Ni或La_1-xSr_xMnO₃。

7.如权利要求2所述的半电池的制作方法，其特征在于，烧结时将流延坯体一步共烧结，并且包含在200-500℃温度范围内的脱胶过程，所述脱胶过程占总体烧结时间的10-25%。