[发明专利]一种复合质子导电陶瓷电解质薄膜、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种复合质子导电陶瓷电解质薄膜、其制备方法及应用。该薄膜形成在陶瓷管表面，是由多层薄膜材料SrCe_1‑xYb_xO_3‑α和SrCe_1‑xEr_xO_3‑α交替复合而成的复合薄膜，最内层为SrCe_1‑xYb_xO_3‑α薄膜，最外层为SrCe_1‑xEr_xO_3‑α薄膜。其制备方法包括以下步骤：(1)将陶瓷管表面超声清洗15‑30min，烘干；(2)采用金属有机化学气相沉积技术在陶瓷管表面依次交替形成SrCe_1‑xYb_xO_3‑α薄膜、SrCe_1‑xEr_xO_3‑α薄膜，最终获得多层SrCe_1‑xYb_xO_3‑α/SrCe_1‑xEr_xO_3‑α复合质子导电陶瓷电解质薄膜。本发明首次在陶瓷管表面实现SrCe_1‑xYb_xO_3‑α和SrCe_1‑xEr_xO_3‑α交替形成的复合质子导电陶瓷电解质薄膜的制备，该薄膜与基体结合良好，致密性高，均匀稳定，阻氢性能优异。

技术领域

本发明涉及一种复合质子导电陶瓷电解质薄膜及其制备方法，属于固体氧化物燃料电池电极材料领域。

背景技术

稀土掺杂的钙钛矿型AB_1-xM_xO_3-δ(A＝Sr，Ba，Ca；B＝Ce，Zr；M＝稀土掺杂元素)陶瓷在中高温(600-800℃)具有高质子电导率，这类材料在固体氧化物燃料电池、氢传感器、电解水制氢、常压下制氨、氢分离提纯等领域有广泛的应用[H.Iwahara，T.Esaka，H.Uchinda，N.Maeda，Solid State Ionics 3/4(1981)359]。固体电解质厚度的减小能够有效降低电解质内阻，从而显著提高电解质质子输送效率和电化学装置的输出功率。因此，对电极支撑体上致密均匀陶瓷电解质薄膜制备技术的研究开发具有十分重要的应用意义。

近些年来，金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)作为一种制备陶瓷电解质薄膜的新技术受到了广泛的关注。金属有机物化学气相沉积法采用金属有机盐作为反应源，在一定的气氛中有机物发生高温分解反应并在基底上沉积得到薄膜。MOCVD制备电解质薄膜的优点是制备温度较低，一般不超过800℃，可实现在复杂工件表面的薄膜制备。

然而，目前燃料电池用陶瓷管表面难以制备高性能、均匀稳定的质子导电陶瓷电解质薄膜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种形成在陶瓷管表面的复合质子导电陶瓷电解质薄膜，该薄膜与基体结合良好，致密性高，均匀稳定，阻氢性能优异。

本发明的另一目的在于提供一种所述复合质子导电陶瓷电解质薄膜的制备方法，该方法简单、成本低廉，所制备薄膜的厚度可控。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：