一种中温固体氧化物燃料电池PEN多层膜及其制造方法技术

本发明专利技术中温固体氧化物燃料电池ＰＥＮ多层膜及其制造方法，其特征是先多次逐层流延或分层流延、多层共轧，再低温共烧制得阳极／电解质双层膜，然后制备阴极层，得到ＰＥＮ多层膜；该多层膜中ＮｉＯ＋ＤＣＯ多孔阳极层厚度为０．５－１ｍｍ，ＮｉＯ含量或晶粒度沿厚度方向呈梯度分布：重量含量由７０－８０％变化至５０－６０％，晶粒度由５－８μｍ变化至１－３μｍ；ＤＣＯ电解质层厚度２０－１５０μｍ，相对密度高于９６％；ＬａＣｏＯ＃－［３］多孔阴极层厚度３０－５０μｍ；本发明专利技术制造方法工序少、工艺可放大，工艺成本低，有良好产业化前景；所制得的ＰＥＮ多层膜整体强度较高，在制造过程中和电池运行时形状、尺寸稳定、可靠；在４５０－８００℃中等温度下具有良好的电池性能，电池的连接、密封材料和燃料气可选范围广。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃料电池的制造方法
，特别是涉及平板状中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)核心部件阳极/电解质/阴极(PEN)多层膜的材料选择、结构设计与制作方法。
技术介绍
据《固态离子学》杂志(Solid State Ionics，Vol.70/71，101-108，1994)报道，传统的SOFC采用Y2O3稳定ZrO2(YSZ)作电解质，由于YSZ电导率低，电池必须在900-1000℃的高温下操作，从而对电池连接、密封材料等的选择提出了苛刻的要求，并使电池成本居高不下，限制了其推广应用。所以，降低操作温度，开发可在中等温度(450-800℃)下运行的SOFC，是实现其商品化的关键。其中较为有效的途径，一是选择在中等温度下即具有较高氧离子电导的电解质层材料，如具有萤石结构的掺杂CeO2(DCO)材料和具有钙钛矿型结构的掺杂LaGaO3(如镧锶镓镁LSGM)材料等，二是采用薄膜化的制备技术来降低PEN结构中电解质层的厚度，因为降低电解质层的厚度可以降低氧离子通过的欧姆阻抗损失，提高电池的功率输出。另据《固体氧化物燃料电池》(香山科学会议第97次学术讨论会论文集，北京，香山本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中温固体氧化物燃料电池ＰＥＮ多层膜，其特征在于：作为阳极／电解质／阴极（ＰＥＮ）多层膜支撑体的ＮｉＯ＋ＤＣＯ多孔阳极的厚度为０．５－１．０ｍｍ，其中的ＮｉＯ含量沿厚度方向呈连续梯度分布，由燃料室侧至电解质侧ＮｉＯ的重量含量由７０－８０％变化至５０－６０％，相当于Ｎｉ的体积含量由６０－７０％变化至４０－５０％，晶粒度由５－８μｍ变化至１－３μｍ；多孔阳极的孔隙率为３０－５０％，孔隙大小为１－８μｍ；该多层膜中ＤＣＯ电解质层由粒度在０．０５－４μｍ范围内的ＤＣＯ原料制成， 电解质层厚度为２０－１５０μｍ，相对密度高于９６％；该多层膜中的阴极层是具有钙钛矿结构的ＬａＣｏＯ↓［３］多孔薄层，...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟广耀，程继贵，李海滨，夏长荣，刘杏芹，彭定坤，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]