[发明专利]一种CGO/ESB双电解质层的固体氧化物电解池

权利要求书

1.一种CGO/ESB电解质基MS-SOEC，包括依次堆叠的金属支撑层、阴极层、电解质功能层和阳极层，其特征在于：所述电解质功能层包括CGO电解质层和ESB电解质层，所述CGO电解质层设置在所述阴极层和所述ESB电解质层之间，所述ESB电解质层设置在所述CGO电解质层和所述阳极层之间；

所述金属支撑层为钢基板，钢基板的厚度为200-300um。

2.根据权利要求1所述的CGO/ESB电解质基MS-SOEC，其特征在于：所述钢基板为多孔箔；所述多孔箔在其中心区域形成一组直径10-30um的小孔，在其外围区域未形成孔，所述外围区域用于通过焊接或压缩垫片密封的方式形成堆叠。

3.根据权利要求1所述的CGO/ESB电解质基MS-SOEC，其特征在于：所述阴极层沉积在所述金属支撑层的上表面上，所述阴极层为多孔镍-CGO复合陶瓷；所述CGO电解质层沉积在所述阴极层上，与阴极层重叠，以密封阴极层的边缘。

4.根据权利要求1所述的CGO/ESB电解质基MS-SOEC，其特征在于：所述CGO电解质层的厚度为10μm，所述多孔镍-CGO复合陶瓷的厚度为15um。

5.根据权利要求1所述的CGO/ESB电解质基MS-SOEC，其特征在于：所述ESB电解质层沉积在CGO电解质层上，ESB电解质层的厚度为5μm以上。

6.根据权利要求1所述的CGO/ESB电解质基MS-SOEC，其特征在于：所述电解质功能层的总厚度为15um以上。

7.根据权利要求1所述的CGO/ESB电解质基MS-SOEC，其特征在于：所述阳极层沉积在所述ESB电解质的顶部，其厚度为25um。

8.权利要求1-7任一项所述的CGO/ESB电解质基MS-SOEC的制备方法，其特征在于：具体包括如下制备步骤：

1）压片法制备阴极和CGO电解质层

先通过单层干压法制备NiO-CGO阴极，再通过双层共压法制备NiO-CGO/CGO半电池生坯，将其置于高温炉中在1000~1100℃共烧结3~5h，获得CGO电解质薄膜致密的半电池陶瓷结构；

2）浆料涂覆法制备ESB电解质薄膜

将松油醇和乙基纤维素按照95:5~98:2的化学计量比称取制备混合溶剂；将ESB电解质粉体按照质量比0.8~1.2:1放入上述混合溶剂中，球磨1~3 h，静置10~14h待其混合均匀充分溶解后，得到用于制备ESB浆料悬浮液；取颗粒较为均匀的ESB粉体，加入配置好的悬浮液中，球磨20~28 h，得到ESB电解质粉体浆料；将制备好的ESB电解质粉体浆料使用移液枪均匀涂覆在所述CGO电解质薄膜致密的半电池陶瓷结构的表面上，置于空气中自然固化，待其固化后，重复进行浆料涂覆操作，以获得期望厚度的ESB电解质薄膜，ESB电解质薄膜的厚度通过改变浆料涂覆过程中ESB浆料的体积来控制；随后，将固化的ESB电解质薄膜生坯放置于空气中自然干燥1~2 h；然后，将干燥后的ESB电解质薄膜生坯置于马弗炉中空气状态下在800~900℃低温共烧9~13h得到双层电解质半电池NiO-CGO/CGO/ESB陶瓷烧结体；

3）丝网印刷法制备阳极层

按质量比为0.8~1.2：1称取LSM粉体和ESB粉体，混合粉体中加入无水乙醇充分球磨并烘干，然后与松油醇按照一定比例均匀混合制得阳极浆料；用丝网印刷在所述双层电解质半电池NiO-CGO/CGO/ESB陶瓷烧结体的ESB电解质层一侧制备阳极，干燥后在950~1050℃下煅烧1~3h；得到阴极层-电解质功能层-阳极层的层叠体；

4）复合得到单体CGO/ESB电解质基MS-SOEC

将上述制备的阴极层-电解质功能层-阳极层的层叠体与作为金属支撑层1的钢基板复合得到CGO/ESB电解质基MS-SOEC，即可制得单体CGO/ESB电解质基MS-SOEC。