[发明专利]稀土陶瓷膜及其制备方法、稀土陶瓷膜电化学制氧结构

说明书

本发明提供了一种稀土陶瓷膜及其制备方法，该稀土陶瓷膜包括电解质膜片，所述电解质膜片包括相对的第一表面和第二表面；所述电解质膜片上设置有贯穿所述电解质膜片的第一表面和第二表面的第一孔；在所述第一表面上设置有与所述第一孔连通的第一管道；设置于电解质膜片第一表面上的阴极膜；设置于电解质膜片第二表面上的阳极膜；其中，构成所述电解质膜片的电解质材料在600℃时的电导率不小于0.002S/cm，在700℃时的电导率不小于0.005S/cm。如此，稀土陶瓷膜可以在700℃以下的中低温度下制氧，降低制氧成本。此外，本发明还提供了包含该稀土陶瓷膜的电化学制氧结构。

技术领域

本发明涉及利用稀土陶瓷膜制备高纯氧气技术领域，尤其涉及一种稀土陶瓷膜，以及包含该稀土陶瓷膜的电化学制氧结构。

背景技术

氧气制造技术广泛应用于工业生产、医疗和日常生活中。目前，氧气制造方法包括物理方法、化学方法和电化学方法。其中，物理方法包括空气液化法、变压吸附法和膜分离法；化学方法例如为过氧化物分解，电化学方法包括隔膜电解水法、以空气电极为阴极的无氢电化学制氧方法、利用稀土陶瓷材料电化学制氧方法。

其中，利用稀土陶瓷材料电化学制氧技术，可以把氧气从空气或其它含氧气体中分离处理，生成高纯氧气。与物理制氧技术相比，利用稀土陶瓷材料电化学制氧技术具有设备占地面积小、氧气纯度高、生产规模灵活多变等突出优点；与其它电化学制氧技术相比，利用稀土陶瓷材料制氧技术具有全固态结构、电能效率高和易获得纯氧等特点。

稀土陶瓷电化学制氧单元的核心部件是两相对表面涂覆电极材料的固体氧化物电解质膜片。其中，固体氧化物电解质由于存在氧空位、具有传导氧负离子O2-的功能。当两电极通电时，氧气分子在阴极还原成O2-,O2-通过电解质膜片传质到达阳极，在阳极，O2-氧化成O2，阴极区连续通入空气或其它含氧气体则在阳极区连续不断地产生氧气，而其它气体或离子不能透过电解质膜片。

然而，现有的稀土陶瓷膜电化学制氧结构要么其结构不方便改变制氧速率，要么需要在温度例如高于800℃的条件下才能制氧，由此导致稀土陶瓷膜电化学制氧结构的成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一方面提供了一种稀土陶瓷膜，以实现稀土陶瓷膜可以在中低温的条件下进行制氧，进而降低成本。

基于本发明的第一方面，本发明的第二方面提供了一种包含该稀土陶瓷膜的稀土陶瓷膜电化学制氧结构，以实现方便调整电化学制氧结构的制氧速率，降低成本。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种稀土陶瓷膜，包括：

电解质膜片，所述电解质膜片包括相对的第一表面和第二表面；所述电解质膜片上设置有贯穿所述电解质膜片的第一表面和第二表面的第一孔；

设置于电解质膜片第一表面上的阴极膜；

设置于电解质膜片第二表面上的阳极膜；

其中，构成所述电解质膜片的电解质材料在600℃时的电导率不小于0.002S/cm，在700℃时的电导率不小于0.005S/cm。

一种稀土陶瓷膜的制备方法，包括：

采用电解质材料形成电解质膜片；所述电解质膜片包括相对的第一表面和第二表面；所述电解质膜片上设置有贯穿电解质膜片第一表面和第二表面的第一孔；

在所述电解质膜片第一表面上形成阴极膜，在所述电解质膜片第二表面上形成阳极膜；