[发明专利]一种固体氧化物燃料电池电解质的制备工艺

摘要

本发明公开了一种固体氧化物燃料电池电解质的制备工艺，本制备工艺采用脉冲激光溅射仪，溅射靶材采用YSZ和STO靶材，STO衬底单侧抛光，将YSZ靶材、STO靶材和单侧抛光的STO衬底固定在相应样品架上，在STO衬底上交替溅射YSZ靶材和STO靶材，形成YSZ/STO/YSZ/STO超晶格电解质薄膜。本制备工艺可有效降低固体氧化物燃料电池操作温度，在单侧抛光的STO衬底上制备YSZ/STO/YSZ/STO超晶格薄膜，YSZ/STO/YSZ/STO这种超晶格薄膜在300-500℃之间，其电导活化能最小值为0.76eV，在300℃时测得的电导率比体材料的电导率提高了三个数量级，有效降低了电池的工作温度，有利于延长电池的使用寿命。

主权项

一种固体氧化物燃料电池电解质的制备工艺，其特征是：采用脉冲激光溅射仪，腔室内装有四个独立靶位，激光器为脉冲准分子激光器，溅射靶材采用纯度为99.999％的YSZ靶材和纯度为99.99％的STO靶材，YSZ靶材组成为0.08Y2O3∶0.92ZrO2，尺寸为φ50.8×5.0mm，STO靶材尺寸为φ50.8×5.0mm，STO衬底单侧抛光，晶向100，尺寸为10×10×0.5mm，将YSZ靶材、STO靶材和单侧抛光的STO衬底固定在相应样品架上，STO衬底与YSZ靶材、STO靶材距离为4‑6cm，激光器工作模式为恒压20‑26KV，激光能量在650‑690mJ，频率为5Hz，在STO衬底上交替溅射YSZ靶材和STO靶材，形成YSZ/STO/YSZ/STO超晶格电解质薄膜，沉积温度分别为400‑700℃，溅射次数为104次，在STO衬底单晶基底上沉积的薄膜厚度约为590‑610nm，调整高纯Ar和O2气体流量比来达到所需溅射氧气含量，氧分压4‑6Pa，然后将样品在900‑1100℃下热处理1.9‑2.1h。