[發明專利]一種固體氧化物電解池及其制備方法

有效

• 申請號: 202010959136.0
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112048735B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 王浚英;劉重慶;陳穎;汪寶元;董文靜;夏晨
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: C25B11/031
• 分類號: C25B11/031;C25B11/077;C25B9/17
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明涉及電解池技術領域，尤其涉及一種固體氧化物電解池及其制備方法。本發明提供的固體氧化物電解池，將n型TiO₂層和p型La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3?δ層作為電解質層，其中n型TiO₂和p型La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3?δ雖然同時具備離子和電子傳導性，但由于兩者之間會存在PN結的電場作用，能夠有效的隔斷中間層電子的傳輸，并且加速離子的通過，這使得電池有效的避免了短路問題并為其獲得良好的性能提供了可能；其次，上述結構可以使電池有穩定的性能輸出，構成所述固體氧化物電解池的材料成本較低，可用于大規模的制備生產。

技術領域

本發明涉及電解池技術領域，尤其涉及一種固體氧化物電解池及其制備方法。

背景技術

固體氧化物電解池(SOEC)具有能量利用率高且不使用貴金屬催化劑等優點。但是由于傳統高溫SOEC工作溫度約為1000℃，導致其性能衰減嚴重(1-4％/1000℃)且材料成本升高，極大限制了其商業化發展，目前低溫化(600℃)已成為SOEC發展的主要趨勢。但是工作溫度降低導致電解質材料離子傳導性能下降，導致傳統的電解質氧化釔穩定的氧化鋯(YSZ)不適用于低溫SOEC；而目前常用的中溫(600-800℃)電解質材料--摻雜氧化鈰--雖然與YSZ相比具有較好的離子傳導性能，但是仍難以滿足低溫(400-600℃)SOFC的性能要求；此外摻雜氧化鈰在低氧分壓下容易被還原從而產生電子傳導特性，導致電解池的能量轉換效率降低。因此開發新型的低溫電解質材料是提高低溫SOEC性能、促進其發展的有效途徑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種固體氧化物電解池及其制備方法，所述固體氧化物電解池能有效避免短路問題且具有穩定的性能輸出，電解池材料成本低。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種固體氧化物電解池，包括陽極層、陰極層和電解質層，所述陽極層包括泡沫鎳和涂覆在所述泡沫鎳上的Ni_0.8Co_0.15Al_0.05LiO_2-y層；

所述陰極層包括泡沫鎳和涂覆在所述泡沫鎳上的Ni_0.8Co_0.15Al_0.05LiO_2-y層；

所述電解質層包括層疊設置的n型TiO₂層和p型La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ層；

所述陽極層中的Ni_0.8Co_0.15Al_0.05LiO_2-y層與所述n型TiO₂層接觸；

所述陰極層中的Ni_0.8Co_0.15Al_0.05LiO_2-y層與所述p型La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ層接觸；

其中，y的取值范圍為0y2，δ的取值范圍為0δ3。

優選的，所述n型TiO₂層的厚度與所述電解池的厚度比為1:(5～15)。