[发明专利]一种高性能固体氧化物电解池及其制备方法

权利要求书

1.一种高性能固体氧化物电解池，包括燃料电极支撑体、氧化锆基电解质薄膜和含钴类复合氧电极，其特征在于：在氧化锆基电解质薄膜上设置有氧化铈基电解质隔层；

所述氧化铈基电解质隔层是采用纳米级掺杂的氧化铈基电解质材料和/或采用氧化铈基电解质材料对应的盐溶液制成的。

2.根据权利要求1所述的一种高性能固体氧化物电解池，其特征在于：所述燃料电极支撑体为氧化镍与氧化锆基电解质材料制得的复合电极，其中氧化镍占30-70％，氧化锆基电解质材料占30-70％；

所述氧化锆基电解质材料为M_xN_yZr_1-x-yO₂，M、N为Y、Sc、Ce中的一种，0.02≤x≤0.2，0≤y≤0.2。

3.根据权利要求1所述的一种高性能固体氧化物电解池，其特征在于：所述氧化锆基电解质薄膜是采用氧化锆基电解质材料制成的，所述氧化锆基电解质材料为M_xN_yZr_1-x-yO₂，M、N为Y、Sc、Ce中的一种，0.02≤x≤0.2，0≤y≤0.2。

4.根据权利要求1所述的一种高性能固体氧化物电解池，其特征在于：所述氧化铈基电解质材料为Ln_xCe_1-xO₃，Ln为Gd、Sm、Y和La中的一种或多种，0.05≤x≤0.5。

5.根据权利要求1所述的一种高性能固体氧化物电解池，其特征在于：所述氧化锆基电解质薄膜的厚度为5微米-40微米；所述氧化铈基电解质隔层的厚度为100纳米-5微米。

6.如权利要求1-5中任一权利要求所述的高性能固体氧化物电解池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)采用氧化镍与氧化锆基电解质材料制备燃料电极支撑体；

(2)在燃料电极支撑体的一侧制备氧化锆基电解质薄膜；

(3)在氧化锆基电解质薄膜上采用纳米级掺杂的氧化铈基电解质材料和/或采用氧化铈基电解质材料对应的盐溶液，制备氧化铈基电解质隔层，在900-1250℃之间将氧化铈基电解质隔层烧结致密；

(4)再采用丝网印刷或涂膜法制备高性能含钴类复合氧电极，从而得到高性能固体氧化物电解池。

7.根据权利要求6所述的一种高性能固体氧化物电解池的制备方法，其特征在于，步骤(3)中还包括以下步骤：在烧结的氧化铈基电解质隔层上浸渍盐类化合物水溶液，然后焙烧。

8.根据权利要求7所述的一种高性能固体氧化物电解池的制备方法，其特征在于：所述盐类化合物水溶液为硝酸钆和硝酸铈的水溶液，或硝酸钐和硝酸铈的水溶液。

9.根据权利要求6所述的一种高性能固体氧化物电解池的制备方法，其特征在于：所述氧化锆基电解质薄膜是采用氧化锆基电解质材料制成的，所述氧化锆基电解质材料为M_xN_yZr_1-x-yO₂，M、N为Y、Sc、Ce中的一种，0.02≤x≤0.2，0≤y≤0.2；

所述氧化铈基电解质材料为Ln_xCe_1-xO₃，Ln为Gd、Sm、Y和La中的一种或多种，0.05≤x≤0.5。

10.根据权利要求6所述的一种高性能固体氧化物电解池的制备方法，其特征在于：所述氧化锆基电解质薄膜的厚度为5微米-40微米；所述氧化铈基电解质隔层的厚度为100纳米-5微米；所述纳米级掺杂的氧化铈基电解质材料的粒径在1纳米-40纳米之间。