[发明专利]一种固体氧化物电池电解质支撑体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种固体氧化物电池电解质支撑体及其制备方法和应用，所述固体氧化物电池电解质支撑体的结构依次包括Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指状多孔层/Sm_0.2Ce_0.8O_1.9致密层/Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指状多孔层，其中Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指状多孔层具有指状孔结构；所述指状孔结构的孔径范围为5～200μm，长径比为2～50。本发明采用在中低温环境（400～600℃）下具有良好离子导电性的Sm_0.2Ce_0.8O_1.9作为固体氧化物电池电解质支撑体原料，且制备所得Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指状多孔层具有指状孔结构，使得电解质支撑体和更容易和气体反应并具有更大的修饰改性空间。

技术领域

本发明涉及一种电解质支撑体及其制备方法和应用，具体涉及一种固体氧化物电池电解质支撑体及其制备方法，属于固体氧化物电池领域。

背景技术

固体氧化物电池(SOC)有两种操作方式，即固体氧化物燃料电池(SOFC)和固体氧化电解池(SOEC)。SOFC是一种高温下将化学能直接转化为电能的装置，其具有能量转换效率高，燃料适应性广，应用范围广等优点，SOEC是SOFC的逆运行方式，具有SOFC的大部分优点，可以将多余的电能以电解水、电解CO₂等方式转化为燃料气。SOC的应用可以有效地提升能源利用率，减少温室气体排放，因此，受到众多国家和团体的关注。而SOC运行中需要较高的操作温度(500～1000℃)，高温下，单电池本身的电极材料、之间的链接材料和密封材料的稳定性都受到很大挑战，如果能降低SOC的操作温度，许多这方面的问题都迎刃而解。而目前，SOC最常用的电解质材料是氧化钇或氧化钪稳定的氧化锆，其由于材料本身的特性，在中低温(400～600℃)下并不具有良好的离子导电率；且传统的电池基体制备完成后，其孔结构小而曲折，导致电池反应困难，且很难进行修饰改性。因此，需要采用其他的电解质材料，并且制备出孔结构更加合理的电池。

发明内容

针对上述问题，本发明选用在400～600℃的中低温下仍具有较高活性的Sm_0.2Ce_0.8O_1.9，采用所述相转化流延工艺制备得到多孔层，传统流延法得到致密层，采用压制工艺得到具有指状多孔层/致密层/指状多孔层的支撑体。本发明的特色在于，制备出的电解质支撑体是平整的(所述电解质支撑体的表面平整，且Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指状多孔层和Sm_0.2Ce_0.8O_1.9致密层之间也是平整的)，有利于电池性能一致化和工业化大生产；电解质层的厚度是可控且稳定的；电池的操作温度位于400～600℃中低温段，许多由于高温受限制的电极材料和链接材料均可与本发明联用；电池具有更加理想的孔隙结构，可以同时在支撑体两侧进行修饰，拥有更大的修饰改性空间，更有有利于新型材料的研究和成熟产品的工业化生产。

一方面，本发明提供了一种固体氧化物电池电解质支撑体，所述固体氧化物电池电解质支撑体的结构依次包括Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指状多孔层/Sm_0.2Ce_0.8O_1.9致密层/Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指状多孔层，其中Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指状多孔层具有指状孔结构；所述指状孔结构的孔径范围为5～200μm，长径比为2～50。