[发明专利]固体氧化物型燃料电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固体氧化物型燃料电池及其制备方法；包括固体电解质层，固体电解质层的一侧设置有燃料极层；固体电解质层的另一侧设置有氧极层；固体电解质层材料为La_0.9‑x‑yRh_xBa_ySr_0.1Ca_1‑zMg_zO_3‑a；其中，0.01≤x≤0.03，0.01≤y≤0.02，0.1≤z≤0.3。制备方法为：采用丝网印刷技术在固体电解质层的一侧涂抹燃料极层材料，烧结；在固体电解质层的另一侧涂抹氧极层材料，煅烧，封装，得到固体氧化物型燃料电池。制得的固体电解质层具有优良热膨胀系数以及较高的导电率与断裂韧性，将其与隔离缓冲层、氧极层、燃料极层复合制得了具有优良电化学性能的固体氧化物型燃料电池。

技术领域

本发明属于固体氧化物型燃料电池领域，具体涉及一种固体氧化物型燃料电池及其制备方法。

背景技术

随着世界范围内工业的高速发展，全世界对能源的需求日益增加。另外，能源的使用以化石燃料为主，排放了大量CO₂、N₂O及硫化物等污染物，造成了环境污染，严重危害人民健康。因此，采用清洁、高效的能源利用方式，积极开发新能源，有利于国家和社会经济的可持续发展。燃料电池是一种电化学的发电装置，等温的按电化学方式，直接将化学能转化为电能而不必经过热机过程，不受卡诺循环限制，因而能量转化效率高，且无噪音，无污染，正在成为理想的能源利用方式。同时，随着燃料电池技术不断成熟，以及西气东输工程提供了充足天然气源，燃料电池的商业化应用存在着广阔的发展前景。

现有技术如公开号CN101558520A公开了一种固体氧化物型燃料电池；提供一种固体氧化物型燃料电池，其在燃料极与空气极之间具有固体电解质层，其中，燃料极或空气极之一是支撑体，该燃料电池从支撑体侧起至少具有第一层和第二层。此外，提供一种固体氧化物型燃料电池，其中，第一层由含铈氧化物形成，第二层由至少含有镧和镓的镓酸镧氧化物形成，第一层包含可提高含铈氧化物的烧结性的烧结助剂，设第二层的厚度为Tμm时，2T70。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优良热膨胀系数以及较高的导电率与断裂韧性的固体电解质层材料，将其与隔离缓冲层、氧极层、燃料极层复合制得固体氧化物型燃料电池，其具有优良的电化学性能，即具有较高的最大输出功率与电流密度。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种固体氧化物型燃料电池，包括固体电解质层，固体电解质层的一侧设置有燃料极层；固体电解质层的另一侧设置有氧极层；

固体电解质层材料为La_0.9-x-yRh_xBa_ySr_0.1Ca_1-zMg_zO_3-a；其中，

0.01≤x≤0.03，0.01≤y≤0.02，0.1≤z≤0. 3。

本发明采用LSCM为固体电解质层基底材料，属于钙钛矿型复合氧化物，采用金属Ba与金属铑对其掺杂改性制得La_0.9-x-yRh_xBa_ySr_0.1Ca_1-zMg_zO_3-a，得到的固体电解质层材料具有优良的热膨胀系数，与传统的钙钛矿结构氧极和常用中低温氧极层也能具有较好的匹配性；同时铑成分的掺杂，其可能改善了固体电解质层内部结构的晶界与电子移动特性，使其具有优良的断裂韧性以及较高的导电率；将其与隔离缓冲层、氧极层、燃料极层复合制得具有优良电化学性能的固体氧化物型燃料电池，使其具有较高的最大输出功率与电流密度。

进一步地，需要说明的是，氧阴离子中的a值与金属阳离子满足电荷正负守恒。