[发明专利]固体氧化物燃料电池阳极/电解质双层膜及其制备方法

权利要求书

1.一种固体氧化物燃料电池阳极/电解质双层膜，其特征在于，包括以多孔氧化钇稳定氧化锆为阳极结构骨架的厚膜，该阳极结构骨架的厚膜一侧沉积的致密电解质薄膜，所述的多孔氧化钇稳定氧化锆为阳极结构骨架的厚膜内沉积有纳米电催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池阳极/电解质双层膜，其特征在于，所述的致密电解质薄膜中电解质为氧化钇稳定氧化锆，或氧化钪和氧化铈稳定氧化锆。

3.根据权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池阳极/电解质双层膜，其特征在于，所述的纳米电催化剂为VO_a-TM或VO_a-La_1-bA_bCrO₃或VO_a-A_1-x-zLn_xTi_1-yB_yO₃，其中TM为Cu、Mn、Fe和Co中的一种或多种，A为Ca、Sr和Ba中的一种，Ln为钇(Y)或镧系元素，镧系元素包括：镧、铈、镨、钕、钐、钆、镝或混合稀土元素；B为取代Ti的过渡金属元素，包括：锰、铁、镍、钒、铌或钼；化学组成中的a＝1～2，b＝0～0.5，x＝0～0.5，y＝0～0.5，z＝0～0.1。

4.根据权利要求1所述的一种固体氧化物燃料电池阳极/电解质双层膜，其特征在于，所述的阳极结构骨架的厚膜的厚度为300-1000μm，所述的致密电解质薄膜的厚度为5-15μm。

5.一种如权利要求1所述的固体氧化物燃料电池阳极/电解质双层膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)称取氧化钇稳定氧化锆粉体，按所称取粉体的20～30wt％加入淀粉成孔剂，依次加入混合溶剂和磷酸三乙酯分散剂，得到的混合物用行星式球磨机进行第一次球磨；

(2)在经第一次球磨所得浆料中依次添加聚乙烯醇缩丁醛粘结剂、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇200塑性剂，得到的混合浆料进行第二次球磨；

(3)将经第二次球磨所得浆料进行真空除气处理，然后在流延机上按所需厚度调节刮刀高度进行流延而制成支撑体生坯，干燥后，切割至所需尺寸；

(4)将乙基纤维素溶解于松油醇中制成乙基纤维素松油醇溶液，并作为丝网印刷用粘结剂；

(5)将掺杂氧化锆粉体加入到乙基纤维素松油醇溶液中，经研磨后得到电解质浆料，在丝网印刷机上将配制好的电解质浆料均匀地沉积在支撑体生坯上而形成电解质层；

(6)将上述步骤(5)制备得到的沉积有电解质层的支撑体生坯经过排塑烧结处理，得到多孔阳极/电解质双层膜；

(7)将纳米电催化剂通过浸渍法沉积在步骤(6)所得多孔阳极/电解质双层膜中多孔氧化钇稳定氧化锆结构骨架内，通过低温煅烧而完成固体氧化物燃料电池阳极/电解质双层膜的制备；其中纳米电催化剂的含量达20-50毫克/平方厘米。

6.根据权利要求5所述的一种固体氧化物燃料电池阳极/电解质双层膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的混合溶剂是指丁酮和乙醇按2∶1重量比混合而成，其加入量为使混合溶剂在所述混合物中的浓度为40～50wt％；所述的磷酸三乙酯分散剂在所述混合物中的浓度为1～5wt％；所述的第一次球磨是指：以100～400rpm转速球磨6～10小时混匀。

7.根据权利要求5所述的一种固体氧化物燃料电池阳极/电解质双层膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的聚乙烯醇缩丁醛粘结剂在所述混合浆料中的浓度为10～20wt％；所述的邻苯二甲酸二丁酯在所述混合浆料中的浓度为4～10wt％；所述的聚乙二醇200塑性剂在所述混合浆料中的浓度为4～10wt％；所述的第二次球磨是指：用行星式球磨机以100～400rpm转速再球磨14～18小时混匀。

8.根据权利要求5所述的一种固体氧化物燃料电池阳极/电解质双层膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的乙基纤维素松油醇溶液中乙基纤维素含量为1～5wt％。

9.根据权利要求5所述的一种固体氧化物燃料电池阳极/电解质双层膜的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述的掺杂氧化锆粉体为氧化钇稳定氧化锆或氧化钪和氧化铈稳定氧化锆粉体；所述的掺杂氧化锆粉体与乙基纤维素松油醇溶液的重量比为1.5～4.0。

10.根据权利要求5所述的一种固体氧化物燃料电池阳极/电解质双层膜的制备方法，其特征在于，步骤(6)所述的排塑烧结处理是指：在空气中600℃环境下排塑2～4小时，然后在1400～1500℃烧结2～6小时，其中排塑及烧结的升温和降温速率为0.5～5℃/min；步骤(7)所述的低温煅烧的温度为200～300℃。