[发明专利]扁管结构固体氧化物电化学器件及其制备方法

权利要求书

1.一种扁管结构固体氧化物电化学器件，其特征在于：包括外电极(1)、外电极连接线(2)、电解质(3)、内电极(4)、内电极连接线(5)、隔离结构(6)；其中，所述外电极和内电极呈平面形式；且外电极和内电极分别为富氧电极、贫氧电极或分别为贫氧电极、富氧电极；

所述外电极和外电极连接线连接且设于所述电解质的外侧面上，所述内电极和内电极连接线连接且设于电解质的内侧面上；

所述隔离结构由电解质、两面气道壁(9)和隔板(10)合围构成，且三者由基于氧化锆的材料组成；所述的隔离结构内部设有一个两端开口的气道(11)，气体从所述气道的一端开口进，流经内电极，从另一端开口出；所述气道呈直道状或弯曲状；

所述扁管结构固体氧化物电化学器件还包括内电极引脚(14)、外电极引脚(15)；所述外电极引脚设于电解质外侧面上且和外电极连接线相连；所述内电极引脚设于电解质外侧面上远离外电极引脚的一端边缘，内电极连接线穿过设于电解质上的过孔(17)与内电极引脚连接；

至少一处所述过孔处的空隙填充有密封材料；

工作时，所述电化学器件上的内、外电极连接线的末端或内、外电极引脚处于冷端，冷端温度比所述电化学器件的中间区域内最高温度低50℃以上。

2.如权利要求1所述的扁管结构固体氧化物电化学器件，其特征在于，还包括加热器(7)和基片(8)；所述加热器集成于所述基片的内侧面上，所述基片的内侧面与隔离结构的外侧面相向连接。

3.如权利要求2 所述的扁管结构固体氧化物电化学器件，其特征在于，所述基片的内侧面上沉积有第一绝缘层(12)，所述第一绝缘层上沉积有作为加热器的导电加热线路，所述隔离结构的外侧面上沉积有第二绝缘层(13)。

4.如权利要求3所述的扁管结构固体氧化物电化学器件，其特征在于，还包括加热器引脚(16)；所述加热器通过设于基片上的过孔(17)与设于基片外侧面的所述加热器引脚连接。

5.如权利要求1所述的扁管结构固体氧化物电化学器件，其特征在于，工作时，所述冷端温度比电化学器件的中间区域内最高温度低200℃以上。

6.一种如权利要求2所述的扁管结构固体氧化物电化学器件的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)浆料制备：分别将隔离结构材料细粉、贫氧/富氧电极材料细粉、内/外电极连接线材料细粉、绝缘层细粉、加热器细粉、电极引脚细粉、加热器引脚细粉和石墨或淀粉细粉添加到有机助剂中，经球磨后，分别制得稳定的隔离结构材料浆料、贫氧/富氧电极浆料、内/外电极连接线浆料、绝缘层浆料、加热器浆料、电极引脚浆料、加热器引脚浆料和石墨或淀粉浆料；

2)流延：将隔离结构材料浆料用流延机制备成薄膜，然后将薄膜裁切为一定尺寸的流延片；

3)流延片增厚：将多层流延片贴合在一起叠层加厚，经抽真空后，热压，使流延片融合为一张较厚的基础片；

4)内外电极印制：取1张基础片，采用贫氧/富氧电极浆料、内/外电极连接线浆料，在基础片两面分别用丝网印刷机印制内电极/外电极和内/外电极连接线；

5)气道壁成型：取流延片或基础片按尺寸裁切成细条，然后另取基础片1张，记为基础片a，将细条贴合在基础片a上，形成隔离结构的气道壁；

6)气道成型：将石墨或淀粉浆料填充到基础片a中的气道位置，烘干，确保烘干后的石墨或淀粉浆料和气道壁厚度一致；

7)加热器制备：取基础片1张，记为基础片b，用冲孔机打出过孔，制得基片，然后在其一面依次印制第一绝缘层、加热器、第二绝缘层，在另一面印制加热器引脚；印制过程中，浆料在被涂覆至过孔时，将沿孔壁流淌涂布，经热处理后，实现电路的跨基础片导通；

8)叠层：将步骤4)、6)和7)制得的基础片按次序贴合，经抽真空后，热压，使基础片融合为具有完整扁管结构的素胚；

9)烧结：将素胚置于箱式高温炉中进行烧结，在烧结过程中，素胚强度提高，同时，石墨或淀粉分解气化，在隔离结构中留下规整均匀的气道。