[发明专利]对称材料非对称结构电解池及其制备方法

权利要求书

1.对称材料非对称结构电极固体氧化物电解池，其特征在于，所述对称材料非对称结构电解池由具有微通道结构的电极支撑体、薄电解质层及多孔电极层组成；所述的微通道结构一端贯穿支撑体，另一端与薄电解质层连；所述构成多孔电极层的对称材料由NiO和氧离子导体材料混合组成，或者构成多孔电极层的对称材料为纯钙钛矿材料或钙钛矿与氧离子导体材料混合组成；

其中，所述电极支撑体厚度为0.3mm~2mm，所述的薄电解质层厚度为0.4μm~30μm；所述多孔电极层/薄电解质界面微通道直径为0.5μm~5μm，逐渐合并增大到10μm~100μm；

所述NiO和氧离子导体材料的质量比为55-65：35-45，所述钙钛矿与氧离子导体材料混合物中钙钛矿的质量百分比为60%-100%；

所述电解池采用以下步骤制备获得：

（1）将聚合物、溶剂、电极粉体和分散剂球磨混合形成浆料；所述电极粉体为NiO和氧离子导体材料混合组成，或者为纯钙钛矿材料或钙钛矿与氧离子导体材料混合组成；

（2）将步骤（1）得到的浆料通过相转化工艺制备电极支撑体；

（3）步骤（2）制备的电极支撑体经过预烧，浸渍在电解质中形成电解质层；

（4）在步骤（3）中制备的电极支撑体电解质层表面直接喷涂电极浆料；

（5）将步骤（4）喷涂好电极浆料的电极支撑体烧结，即制备出对称材料非对称结构电极固体氧化物电解池；

步骤（5）所述的烧结工艺为：以1-2℃/min升到400 ℃，保温1-2 h，然后再以1-2℃/min升温至1320-1340℃，保温200-400min，以小于4℃/min降至室温。

2.根据权利要求1所述的固体氧化物电解池，其特征在于，所述的氧离子导体材料为(Y₂O₃)_0.08Zr_0.92O₂、Gd_0.1Ce_0.9O₂和Sm_0.2Ce_0.8O₂；所述钙钛矿材料为La_1-xSr_xMnO₃、La_1-xSr_xCoO₃、Sm_0.5Sr_0.5CoO₃、(La_0.80Sr_{0 .20})_0.95FeO_3-x、Ba_xSr_1-x Co_{0 .8}Fe_{0 .2}O_3-y、La_1-x Sr_x Co_1-yFe_yO₃。

3.根据权利要求1所述的固体氧化物电解池，其特征在于，步骤（4）所述的喷涂电极浆料的的厚度为10μm~30μm。

4.根据权利要求1所述的固体氧化物电解池，其特征在于，步骤（4）所述的电极浆料采用以下方法制备：称量3.6gNiO、2.4gGd_0.1Ce_0.9O₂粉体、0 .1gPVP-40000放入球磨罐中并加入30ml乙醇，球磨12h即制得所述电极浆料。

5.根据权利要求1所述的固体氧化物电解池，其特征在于，步骤（3）所述的电解质的制备方法为：将3g电解质粉体、0.1gPVP-40000称量好倒入球磨罐，并加入30ml乙醇，球磨12h。

6.根据权利要求5所述的固体氧化物电解池，其特征在于，所述电解质粉体为Gd_0.1Ce_0.9O₂、(Sc₂O₃)_0.10(CeO₂)_0.01(ZrO₂)_0.89、(Y₂O₃)_0.08Zr_0.92O₂、Sm_0.2Ce_0.2O₂和La_0.9Sr_0.1Ga_0.8Mg_0.2O₃其中一种或者多种混合。