[發明專利]混合傳導型固體氧化物電解池及其制備方法

在審

• 申請號: 202111072579.9
• 申請日: 2021-09-14
• 公開（公告）號: CN113684489A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 趙宇軒;王恩華;胡浩然;劉亞迪
• 申請（專利權）人: 北京思偉特新能源科技有限公司
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B9/60;C25B11/04;C25B11/052;C25B11/054;C25B11/069
• 代理公司: 北京共騰律師事務所 16031
• 代理人: 姚星

1.一種混合傳導型固體氧化物電解池，其特征在于，從下到上依次包括多孔金屬支撐層（6）、陰極層（5）、電解質層（3）和陽極層（1）；

所述多孔金屬支撐層（6）采用主要成分是鐵素體和鎘的不銹鋼材料；

所述陰極層（5）采用主要成分是NBSCF和BZCYYb的混合材料；

所述電解質層（3）采用主要成分是BZCYYb的材料；

所述陽極層（1）采用主要成分是Ni和BZCYYb的混合材料。

2.根據權利要求1所述的混合傳導型固體氧化物電解池，其特征在于，還包括功能層一（4）、功能層二（2）；

所述功能層一（4）設置于所述陰極層（5）、電解質層（3）之間，用于填充陰極層上表面的空洞，以及平滑其表面形貌；所述功能層一（4）采用的材料為電解質層材料與陰極層材料按1：1比例混合之后在乙醇中經過球磨工藝制成；

所述功能層二（2）設置于陽極層（1）、電解質層（3）之間，用于填充陽極層下表面的空洞，以及平滑其表面形貌；所述功能層二（2）采用的材料為電解質層材料與陽極層材料按1：1比例混合之后經過球磨工藝制成。

3.根據權利要求1或2所述的混合傳導型固體氧化物電解池，其特征在于，所述陽極層（1）的厚度為10~20 μm；

所述陰極層（5）的厚度為10~20 μm；

所述電解質層（3）的厚度為15~25 μm；

所述多孔金屬支撐層（6）的厚度為25~40 μm，孔徑為40~80 μm，孔間距相等。

4.根據權利要求2所述的混合傳導型固體氧化物電解池，其特征在于，所述功能層一（4）的厚度為5~15 μm；

所述功能層二（2）的厚度為5~15 μm。

5.根據權利要求2或4所述的混合傳導型固體氧化物電解池，其特征在于，所述陽極層（1）和所述陰極層（5）的厚度相等，并均小于所述電解質層（3）的厚度，以及，均小于所述多孔金屬支撐層（6）的厚度；

所述功能層一（4）和所述功能層二（2）的厚度相等，并均小于所述陽極層（1）或所述陰極層（5）的厚度。

6.根據權利要求5所述的混合傳導型固體氧化物電解池，其特征在于，所述陽極層（1）和所述陰極層（5）的厚度均為15 μm；

所述電解質層（3）的厚度為20 μm；

所述多孔金屬支撐層（6）的厚度為30 μm，孔徑為50 μm；

所述功能層一（4）和所述功能層二（2）的厚度均為10 μm。

7.根據權利要求1-2、4、6之一所述的混合傳導型固體氧化物電解池，其特征在于，所述多孔金屬支撐層（6）的上表面覆蓋一活性涂層；

所述活性涂層采用摻雜LaMnO₃和LSCF的混合材料。

8.一種混合傳導型固體氧化物電解池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

分別制備NBSCF粉末、BZCYYb粉末和NiO粉末；

制備多孔金屬支撐層（6）；

將NBSCF粉末、BZCYYb粉末按質量比4：1比例混合后，加入粘合劑，依次經過球磨、煅燒工藝獲得陰極層材料，將所述陰極層材料通過流延工藝均勻旋涂在所述金屬多孔金屬支撐層（6）的上表面，獲得陰極層（5）；

將BZCYYb粉末作為電解質層材料，將所述電解質層材料通過磁控濺射工藝濺射在所述陰極層（5）的上表面，獲得電解質層（3）；

將NiO粉末、BZCYYb粉末按質量比7：3比例混合后，依次經過球磨、煅燒工藝獲得陽極層材料，將所述陽極層材料在通過噴霧工藝或絲網印刷工藝噴射在所述電解質層（3）的上表面，獲得陽極層（1），完成混合傳導型固體氧化物電解池的制備。