[发明专利]一种固体氧化物电解池及其制备方法

说明书

本发明涉及电解池技术领域，尤其涉及一种固体氧化物电解池及其制备方法。本发明提供的固体氧化物电解池，将n型TiO₂层和p型La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3‑δ层作为电解质层，其中n型TiO₂和p型La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3‑δ虽然同时具备离子和电子传导性，但由于两者之间会存在PN结的电场作用，能够有效的隔断中间层电子的传输，并且加速离子的通过，这使得电池有效的避免了短路问题并为其获得良好的性能提供了可能；其次，上述结构可以使电池有稳定的性能输出，构成所述固体氧化物电解池的材料成本较低，可用于大规模的制备生产。

技术领域

本发明涉及电解池技术领域，尤其涉及一种固体氧化物电解池及其制备方法。

背景技术

固体氧化物电解池(SOEC)具有能量利用率高且不使用贵金属催化剂等优点。但是由于传统高温SOEC工作温度约为1000℃，导致其性能衰减严重(1-4％/1000℃)且材料成本升高，极大限制了其商业化发展，目前低温化(600℃)已成为SOEC发展的主要趋势。但是工作温度降低导致电解质材料离子传导性能下降，导致传统的电解质氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)不适用于低温SOEC；而目前常用的中温(600-800℃)电解质材料--掺杂氧化铈--虽然与YSZ相比具有较好的离子传导性能，但是仍难以满足低温(400-600℃)SOFC的性能要求；此外掺杂氧化铈在低氧分压下容易被还原从而产生电子传导特性，导致电解池的能量转换效率降低。因此开发新型的低温电解质材料是提高低温SOEC性能、促进其发展的有效途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体氧化物电解池及其制备方法，所述固体氧化物电解池能有效避免短路问题且具有稳定的性能输出，电解池材料成本低。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种固体氧化物电解池，包括阳极层、阴极层和电解质层，所述阳极层包括泡沫镍和涂覆在所述泡沫镍上的Ni_0.8Co_0.15Al_0.05LiO_2-y层；

所述阴极层包括泡沫镍和涂覆在所述泡沫镍上的Ni_0.8Co_0.15Al_0.05LiO_2-y层；

所述电解质层包括层叠设置的n型TiO₂层和p型La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ层；

所述阳极层中的Ni_0.8Co_0.15Al_0.05LiO_2-y层与所述n型TiO₂层接触；

所述阴极层中的Ni_0.8Co_0.15Al_0.05LiO_2-y层与所述p型La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ层接触；

其中，y的取值范围为0y2，δ的取值范围为0δ3。

优选的，所述n型TiO₂层的厚度与所述电解池的厚度比为1:(5～15)。