本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種固體氧化物燃料電池的制備方法。
背景技術(shù)：
固體氧化物燃料電池(簡(jiǎn)稱：SOFC)是一種新型的發(fā)電裝置，它能將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境污染小、燃料的適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，正日益受到廣泛研究和開(kāi)發(fā)。傳統(tǒng)的SOFC結(jié)構(gòu)主要有平板狀、管狀、瓦楞狀等，其中，中空纖維型SOFC與傳統(tǒng)的平板形、管狀、瓦楞狀相比，由于單位體積內(nèi)的有效接觸面積大、壁薄，導(dǎo)致其具有體積功率密度大、高傳輸速率、易組裝成大規(guī)模電池堆、抗熱沖擊性能較強(qiáng)、啟動(dòng)時(shí)間短、電流收集容易等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)工業(yè)應(yīng)用中最具潛力和前景的一種SOFC形態(tài)。燃料電池是一種能夠促使陽(yáng)極的燃料氣體與陰極的氧氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)并將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置，相比于其它常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)，燃料電池有更好的環(huán)境適應(yīng)性以及不受電堆規(guī)模影響的高的轉(zhuǎn)換效率。它不僅可以作為固定式或是分布式的發(fā)電裝置，同時(shí)還可以運(yùn)用于移動(dòng)設(shè)備，如汽車中，作為新的動(dòng)力裝置。目前研究最多應(yīng)用最廣泛的燃料電池是如下四種：質(zhì)子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)，磷酸燃料電池(phosphoric acid fuel cell,PAFC)，熔融碳酸鹽燃料電池(molten carbonate fuel cell,MCFC)以及固體氧化物燃料電池(solid oxide fuel cell,SOFC)。燃料電池的分類由其所使用的電解質(zhì)決定，電解質(zhì)的性質(zhì)反過(guò)來(lái)也限制了燃料電池的運(yùn)行溫度。燃料電池以其大的發(fā)電潛力以及能夠應(yīng)用在靜態(tài)及移動(dòng)裝置中這些優(yōu)點(diǎn)，正吸引著越來(lái)越多的關(guān)注。相比于其他常規(guī)的發(fā)電設(shè)備，燃料電池有著更高的發(fā)電效率，它能將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成我們可以方便利用的電能，極大的降低了CO2溫室氣體及其它對(duì)環(huán)境有害的氣體的排放，對(duì)大氣污染的治理及環(huán)境保護(hù)有極為重要的意義。
固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種有很好發(fā)展前景的燃料電池，隨著在該領(lǐng)域的不斷深入研究，成就不斷取得，固體氧化物燃料電池也被證明極具使用價(jià)值，在固體氧化料電池電堆中，處在連接體和陰極之間的陰極接觸材料是其重要組成部分，它能夠很好的匹配與其相接的陰極及連接體，使電池的堆疊成為可能，從而能夠產(chǎn)生大功率的發(fā)電量，滿足實(shí)際需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種能提高燃料電池的熱穩(wěn)定性和電穩(wěn)定性的固體氧化物燃料電池的制備方法，它能夠很好的匹配與其相接的陰極及連接體，使電池的堆疊成為可能，從而能夠產(chǎn)生大功率的發(fā)電量，滿足實(shí)際需求。
本發(fā)明的技術(shù)方案可以通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種固體氧化物燃料電池的制備方法，包括陽(yáng)極、陰極、連接體、以及位于所述陽(yáng)極和陰極之間的氧化物電解質(zhì)，所述陰極和連接體之間設(shè)有陰極接觸材料，所述陽(yáng)極和陰極均為疏松多孔狀，所述氧化物電解質(zhì)為致密氧離子傳導(dǎo)層；
所述氧化物電解質(zhì)為用金屬氧化物粉體制備，電解質(zhì)層厚度為3μm-30μm；氧化物電解質(zhì)包括下列重量配比的原料，粉體∶溶劑∶分散劑∶粘結(jié)劑∶增塑劑為4～12∶50∶0.2～1∶2～3∶1～5，將上述配制的漿料采用噴霧器以氮?dú)鉃檩d氣進(jìn)行噴霧，再加熱到溫度為40℃-80℃并保持在該溫度形成氧化物電解質(zhì)；所述粉體為釔穩(wěn)定氧化鋯或氧化鈰或鈰酸鋇，所述溶劑為乙醇，或甲苯和丁酮，或乙醇和水，所述分散劑為三乙醇胺或魚(yú)油或檸檬酸，所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇縮丁醛或甲基纖維素或聚乙烯醇，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁脂和聚乙二醇；
所述陰極接觸材料為L(zhǎng)aCo0.6Ni0.4O3-δ，陰極接觸材料按以下步驟制備：
S11：將聚乙烯醇加入蒸餾水中，聚乙烯醇與蒸餾水的質(zhì)量比為10:90，將盛溶液的燒杯封口，防止水分的蒸發(fā)；
S12：將油浴溫度調(diào)至65℃，在此溫度下攪拌2h，使其充分溶脹，之后將油浴溫度調(diào)升至90℃，攪拌至聚乙烯醇的水溶液完全澄清，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的聚乙烯醇水溶液；
S13：按化學(xué)計(jì)量比稱量好的La(NO3)3·6H2O,Co(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O的晶體依次加入到S12中得到的溶液中，并將油浴溫度調(diào)節(jié)至90℃，不在將燒杯口封住，攪拌15h，使溶液充分混合，并蒸發(fā)水分，得到均勻粘稠的棕褐色溶液，溶液中的各組分離子分布均勻；
S14：再將棕褐色溶液放入100℃烘箱中烘干36h，得到蓬松的棕色固態(tài)前驅(qū)體，將棕色的前驅(qū)體搗成粉末狀，將其分別在850℃和1350℃下煅燒4.2h，得到粉末球，并將煅燒后的粉末球磨32h，球磨珠有兩種尺寸，直徑分別為10mm及5mm，粉體與球磨珠的質(zhì)量比為1:1.5:1.5，無(wú)水乙醇作為球磨時(shí)的分散劑；
S15：將球磨后的漿液烘干研磨，得到最終的陰極接觸材料的粉末；
所述連接體為鐵素體不銹鋼，連接體按以下步驟制備：
S21：將鐵素體不銹鋼鋼片線切割成直徑為25mm的圓形鋼片，其厚度為0.8mm；
S22：對(duì)鋼片進(jìn)行打磨，使鋼片表面均勻光滑干凈；
S23：將鋼片分別在160目，420目，620目，850目，1050目以及1260目氧化鋁砂紙上依次打磨，并用蒸餾水清洗打磨完后的鋼片并烘干，得到光滑干燥的連接體；
所述陽(yáng)極按以下步驟制備：制備作為支撐體的陽(yáng)極層，此陽(yáng)極層厚度為100～500μm，陽(yáng)極層含有氧化鎳、鎳粉、以及由8mol％氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯，所述氧化鎳、鎳粉和氧化鋯混合的質(zhì)量比例范圍為1∶0.9～1.1∶0.6～1.3；裁剪上述的陽(yáng)極層，并將裁剪后的陽(yáng)極層置于等尺寸的基板上形成陽(yáng)極。
作為本發(fā)明固體氧化物燃料電池的制備方法的優(yōu)選實(shí)施方式，所述陰極采用鈣鈦礦型的陶瓷材料。
進(jìn)一步地，所述鈣鈦礦型的陶瓷材料為L(zhǎng)a0.8Sr0.2MnO3-δ、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ或La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3-δ。
作為本發(fā)明固體氧化物燃料電池的制備方法的優(yōu)選實(shí)施方式，所述鐵素體不銹鋼包含有C、Si、Mn、Ni、Cr、S、P，其中C占鐵素體不銹鋼的重量百分比為0.15％，Si占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.85％，Mn占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于1.6％，Ni占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.8％，Cr占鐵素體不銹鋼的重量百分比為15％，S占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.08％，P占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.06％。
作為本發(fā)明固體氧化物燃料電池的制備方法的優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟S23后，將連接體置于900℃的中溫爐中保溫5天。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下有益效果：本發(fā)明中將鎳粉和電解質(zhì)材料混合，使鎳粉均勻分布在電解質(zhì)材料內(nèi)，形成一種金屬陶瓷，這種陶瓷制備的陽(yáng)極可以防止電池運(yùn)行時(shí)鎳的燒結(jié)，并能使陽(yáng)極與電解質(zhì)有匹配的熱膨脹系數(shù)。本發(fā)明采用高聚物(聚乙烯醇)誘捕法制備陰極接觸材料，可以得到純凈的晶相，而且此方法操作簡(jiǎn)單，粉體制備效率高，可以用來(lái)進(jìn)行大批量生產(chǎn)。采用本發(fā)明制備的固體氧化物燃料電池，避免了中、低溫燃料電池的酸堿電解質(zhì)或熔鹽電解質(zhì)的腐蝕及封接問(wèn)題，采用本發(fā)明中的材料作電解質(zhì)、陰極和陽(yáng)極、連接體和陰極接觸材料，具有全固態(tài)結(jié)構(gòu)，能提供高質(zhì)余熱，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，燃料利用率高，能量利用率高達(dá)80％左右，是一種清潔高效的能源系統(tǒng)，加快了電池的反應(yīng)進(jìn)行，還可以實(shí)現(xiàn)多種碳?xì)淙剂蠚怏w的內(nèi)部還原，簡(jiǎn)化了電池結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明更加容易理解，下面將進(jìn)一步闡述本發(fā)明的具體實(shí)施例。
本發(fā)明的一種固體氧化物燃料電池的制備方法，固體氧化物燃料電池包括陽(yáng)極、陰極、連接體、以及位于所述陽(yáng)極和陰極之間的氧化物電解質(zhì)，所述陰極和連接體之間設(shè)有陰極接觸材料，所述陽(yáng)極和陰極均為疏松多孔狀，所述氧化物電解質(zhì)為致密氧離子傳導(dǎo)層。
實(shí)施例1
本發(fā)明的氧化物電解質(zhì)為用金屬氧化物粉體制備，電解質(zhì)層厚度為30μm，稱取釔穩(wěn)定氧化鋯12克，三乙醇胺1克，以50克乙醇為溶劑，球磨20小時(shí)混合均勻；然后再加入聚乙二醇3克、鄰苯二甲酸二丁酯2克和聚乙烯醇縮丁醛3克，再球磨20小時(shí)，形成漿料；將上述配制的漿料采用噴霧器以氮?dú)鉃檩d氣進(jìn)行噴霧，再加熱到溫度為40℃并保持在該溫度形成氧化物電解質(zhì)。
所述陰極采用鈣鈦礦型的陶瓷材料，所述鈣鈦礦型的陶瓷材料為L(zhǎng)a0.8Sr0.2MnO3-δ、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ或La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3-δ。
所述陰極接觸材料為L(zhǎng)aCo0.6Ni0.4O3-δ，陰極接觸材料按以下步驟制備：
S11：將聚乙烯醇加入蒸餾水中，聚乙烯醇與蒸餾水的質(zhì)量比為10:90，將盛溶液的燒杯封口，防止水分的蒸發(fā)；
S12：將油浴溫度調(diào)至65℃，在此溫度下攪拌2h，使其充分溶脹，之后將油浴溫度調(diào)升至90℃，攪拌至聚乙烯醇的水溶液完全澄清，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的聚乙烯醇水溶液；
S13：按化學(xué)計(jì)量比稱量好的La(NO3)3·6H2O,Co(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O的晶體依次加入到S12中得到的溶液中，并將油浴溫度調(diào)節(jié)至90℃，不在將燒杯口封住，攪拌15h，使溶液充分混合，并蒸發(fā)水分，得到均勻粘稠的棕褐色溶液，溶液中的各組分離子分布均勻；
S14：再將棕褐色溶液放入100℃烘箱中烘干36h，得到蓬松的棕色固態(tài)前驅(qū)體，將棕色的前驅(qū)體搗成粉末狀，將其分別在850℃和1350℃下煅燒4.2h，得到粉末球，并將煅燒后的粉末球磨32h，球磨珠有兩種尺寸，直徑分別為10mm及5mm，粉體與球磨珠的質(zhì)量比為1:1.5:1.5，無(wú)水乙醇作為球磨時(shí)的分散劑；
S15：將球磨后的漿液烘干研磨，得到最終的陰極接觸材料的粉末；
所述連接體為鐵素體不銹鋼，連接體按以下步驟制備：
S21：將鐵素體不銹鋼鋼片線切割成直徑為25mm的圓形鋼片，其厚度為0.8mm；
S22：對(duì)鋼片進(jìn)行打磨，使鋼片表面均勻光滑干凈；
S23：將鋼片分別在160目，420目，620目，850目，1050目以及1260目氧化鋁砂紙上依次打磨，并用蒸餾水清洗打磨完后的鋼片并烘干，得到光滑干燥的連接體；
S24：將連接體置于900℃的中溫爐中保溫5天。
所述鐵素體不銹鋼包含有C、Si、Mn、Ni、Cr、S、P，其中C占鐵素體不銹鋼的重量百分比為0.15％，Si占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.85％，Mn占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于1.6％，Ni占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.8％，Cr占鐵素體不銹鋼的重量百分比為15％，S占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.08％，P占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.06％。
所述陽(yáng)極按以下步驟制備：制備作為支撐體的陽(yáng)極層，此陽(yáng)極層厚度為100μm，陽(yáng)極層含有氧化鎳、鎳粉、以及由8mol％氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯，所述氧化鎳、鎳粉和氧化鋯混合的質(zhì)量比例范圍為1∶1.1∶1.3；裁剪上述的陽(yáng)極層，并將裁剪后的陽(yáng)極層置于等尺寸的基板上形成陽(yáng)極。
實(shí)施例2
本發(fā)明的氧化物電解質(zhì)為用金屬氧化物粉體制備，電解質(zhì)層厚度為20μm，稱取釔穩(wěn)定氧化鋯4克，三乙醇胺0.2克，以50克乙醇為溶劑，球磨20小時(shí)混合均勻；然后再加入聚乙二醇0.5克、鄰苯二甲酸二丁酯0.5克和聚乙烯醇縮丁醛2克，再球磨20小時(shí)，形成漿料；將上述配制的漿料采用噴霧器以氮?dú)鉃檩d氣進(jìn)行噴霧，再加熱到溫度為50℃并保持在該溫度形成氧化物電解質(zhì)。
所述陰極采用鈣鈦礦型的陶瓷材料，所述鈣鈦礦型的陶瓷材料為L(zhǎng)a0.8Sr0.2MnO3-δ、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ或La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3-δ。
所述陰極接觸材料為L(zhǎng)aCo0.6Ni0.4O3-δ，陰極接觸材料按以下步驟制備：
S11：將聚乙烯醇加入蒸餾水中，聚乙烯醇與蒸餾水的質(zhì)量比為10:90，將盛溶液的燒杯封口，防止水分的蒸發(fā)；
S12：將油浴溫度調(diào)至65℃，在此溫度下攪拌2h，使其充分溶脹，之后將油浴溫度調(diào)升至90℃，攪拌至聚乙烯醇的水溶液完全澄清，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的聚乙烯醇水溶液；
S13：按化學(xué)計(jì)量比稱量好的La(NO3)3·6H2O,Co(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O的晶體依次加入到S12中得到的溶液中，并將油浴溫度調(diào)節(jié)至90℃，不在將燒杯口封住，攪拌15h，使溶液充分混合，并蒸發(fā)水分，得到均勻粘稠的棕褐色溶液，溶液中的各組分離子分布均勻；
S14：再將棕褐色溶液放入100℃烘箱中烘干36h，得到蓬松的棕色固態(tài)前驅(qū)體，將棕色的前驅(qū)體搗成粉末狀，將其分別在850℃和1350℃下煅燒4.2h，得到粉末球，并將煅燒后的粉末球磨32h，球磨珠有兩種尺寸，直徑分別為10mm及5mm，粉體與球磨珠的質(zhì)量比為1:1.5:1.5，無(wú)水乙醇作為球磨時(shí)的分散劑；
S15：將球磨后的漿液烘干研磨，得到最終的陰極接觸材料的粉末；
所述連接體為鐵素體不銹鋼，連接體按以下步驟制備：
S21：將鐵素體不銹鋼鋼片線切割成直徑為25mm的圓形鋼片，其厚度為0.8mm；
S22：對(duì)鋼片進(jìn)行打磨，使鋼片表面均勻光滑干凈；
S23：將鋼片分別在160目，420目，620目，850目，1050目以及1260目氧化鋁砂紙上依次打磨，并用蒸餾水清洗打磨完后的鋼片并烘干，得到光滑干燥的連接體；
S24：將連接體置于900℃的中溫爐中保溫5天。
所述鐵素體不銹鋼包含有C、Si、Mn、Ni、Cr、S、P，其中C占鐵素體不銹鋼的重量百分比為0.15％，Si占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.85％，Mn占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于1.6％，Ni占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.8％，Cr占鐵素體不銹鋼的重量百分比為15％，S占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.08％，P占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.06％。
所述陽(yáng)極按以下步驟制備：制備作為支撐體的陽(yáng)極層，此陽(yáng)極層厚度為200μm，陽(yáng)極層含有氧化鎳、鎳粉、以及由8mol％氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯，所述氧化鎳、鎳粉和氧化鋯混合的質(zhì)量比例范圍為1∶1∶1；裁剪上述的陽(yáng)極層，并將裁剪后的陽(yáng)極層置于等尺寸的基板上形成陽(yáng)極。
實(shí)施例3
本發(fā)明的氧化物電解質(zhì)為用金屬氧化物粉體制備，電解質(zhì)層厚度為10μm，稱取釔穩(wěn)定氧化鋯10克，魚(yú)油0.5克，以25克甲苯和25克丁酮為溶劑，球磨20小時(shí)混合均勻；然后再加入聚乙二醇2克、鄰苯二甲酸二丁酯1克和甲基纖維素2.5克，再球磨20小時(shí)，形成漿料；將上述配制的漿料采用噴霧器以氮?dú)鉃檩d氣進(jìn)行噴霧，再加熱到溫度為60℃并保持在該溫度形成氧化物電解質(zhì)。
所述陰極采用鈣鈦礦型的陶瓷材料，所述鈣鈦礦型的陶瓷材料為L(zhǎng)a0.8Sr0.2MnO3-δ、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ或La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3-δ。
所述陰極接觸材料為L(zhǎng)aCo0.6Ni0.4O3-δ，陰極接觸材料按以下步驟制備：
S11：將聚乙烯醇加入蒸餾水中，聚乙烯醇與蒸餾水的質(zhì)量比為10:90，將盛溶液的燒杯封口，防止水分的蒸發(fā)；
S12：將油浴溫度調(diào)至65℃，在此溫度下攪拌2h，使其充分溶脹，之后將油浴溫度調(diào)升至90℃，攪拌至聚乙烯醇的水溶液完全澄清，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的聚乙烯醇水溶液；
S13：按化學(xué)計(jì)量比稱量好的La(NO3)3·6H2O,Co(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O的晶體依次加入到S12中得到的溶液中，并將油浴溫度調(diào)節(jié)至90℃，不在將燒杯口封住，攪拌15h，使溶液充分混合，并蒸發(fā)水分，得到均勻粘稠的棕褐色溶液，溶液中的各組分離子分布均勻；
S14：再將棕褐色溶液放入100℃烘箱中烘干36h，得到蓬松的棕色固態(tài)前驅(qū)體，將棕色的前驅(qū)體搗成粉末狀，將其分別在850℃和1350℃下煅燒4.2h，得到粉末球，并將煅燒后的粉末球磨32h，球磨珠有兩種尺寸，直徑分別為10mm及5mm，粉體與球磨珠的質(zhì)量比為1:1.5:1.5，無(wú)水乙醇作為球磨時(shí)的分散劑；
S15：將球磨后的漿液烘干研磨，得到最終的陰極接觸材料的粉末；
所述連接體為鐵素體不銹鋼，連接體按以下步驟制備：
S21：將鐵素體不銹鋼鋼片線切割成直徑為25mm的圓形鋼片，其厚度為0.8mm；
S22：對(duì)鋼片進(jìn)行打磨，使鋼片表面均勻光滑干凈；
S23：將鋼片分別在160目，420目，620目，850目，1050目以及1260目氧化鋁砂紙上依次打磨，并用蒸餾水清洗打磨完后的鋼片并烘干，得到光滑干燥的連接體；
S24：將連接體置于900℃的中溫爐中保溫5天。
所述鐵素體不銹鋼包含有C、Si、Mn、Ni、Cr、S、P，其中C占鐵素體不銹鋼的重量百分比為0.15％，Si占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.85％，Mn占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于1.6％，Ni占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.8％，Cr占鐵素體不銹鋼的重量百分比為15％，S占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.08％，P占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.06％。
所述陽(yáng)極按以下步驟制備：制備作為支撐體的陽(yáng)極層，此陽(yáng)極層厚度為300μm，陽(yáng)極層含有氧化鎳、鎳粉、以及由8mol％氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯，所述氧化鎳、鎳粉和氧化鋯混合的質(zhì)量比例范圍為1∶0.9∶0.6；裁剪上述的陽(yáng)極層，并將裁剪后的陽(yáng)極層置于等尺寸的基板上形成陽(yáng)極。
實(shí)施例4
本發(fā)明的氧化物電解質(zhì)為用金屬氧化物粉體制備，電解質(zhì)層厚度為15μm，稱取氧化鈰8克，檸檬酸0.8克，以25克乙醇和25克水為溶劑，球磨20小時(shí)混合均勻；然后再加入聚乙二醇2克、鄰苯二甲酸二丁酯1克、聚乙烯醇2.5克，再球磨20小時(shí)，形成漿料；將上述配制的漿料采用噴霧器以氮?dú)鉃檩d氣進(jìn)行噴霧，再加熱到溫度為70℃并保持在該溫度形成氧化物電解質(zhì)。
所述陰極采用鈣鈦礦型的陶瓷材料，所述鈣鈦礦型的陶瓷材料為L(zhǎng)a0.8Sr0.2MnO3-δ、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ或La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3-δ。
所述陰極接觸材料為L(zhǎng)aCo0.6Ni0.4O3-δ，陰極接觸材料按以下步驟制備：
S11：將聚乙烯醇加入蒸餾水中，聚乙烯醇與蒸餾水的質(zhì)量比為10:90，將盛溶液的燒杯封口，防止水分的蒸發(fā)；
S12：將油浴溫度調(diào)至65℃，在此溫度下攪拌2h，使其充分溶脹，之后將油浴溫度調(diào)升至90℃，攪拌至聚乙烯醇的水溶液完全澄清，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的聚乙烯醇水溶液；
S13：按化學(xué)計(jì)量比稱量好的La(NO3)3·6H2O,Co(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O的晶體依次加入到S12中得到的溶液中，并將油浴溫度調(diào)節(jié)至90℃，不在將燒杯口封住，攪拌15h，使溶液充分混合，并蒸發(fā)水分，得到均勻粘稠的棕褐色溶液，溶液中的各組分離子分布均勻；
S14：再將棕褐色溶液放入100℃烘箱中烘干36h，得到蓬松的棕色固態(tài)前驅(qū)體，將棕色的前驅(qū)體搗成粉末狀，將其分別在850℃和1350℃下煅燒4.2h，得到粉末球，并將煅燒后的粉末球磨32h，球磨珠有兩種尺寸，直徑分別為10mm及5mm，粉體與球磨珠的質(zhì)量比為1:1.5:1.5，無(wú)水乙醇作為球磨時(shí)的分散劑；
S15：將球磨后的漿液烘干研磨，得到最終的陰極接觸材料的粉末；
所述連接體為鐵素體不銹鋼，連接體按以下步驟制備：
S21：將鐵素體不銹鋼鋼片線切割成直徑為25mm的圓形鋼片，其厚度為0.8mm；
S22：對(duì)鋼片進(jìn)行打磨，使鋼片表面均勻光滑干凈；
S23：將鋼片分別在160目，420目，620目，850目，1050目以及1260目氧化鋁砂紙上依次打磨，并用蒸餾水清洗打磨完后的鋼片并烘干，得到光滑干燥的連接體；
S24：將連接體置于900℃的中溫爐中保溫5天。
所述鐵素體不銹鋼包含有C、Si、Mn、Ni、Cr、S、P，其中C占鐵素體不銹鋼的重量百分比為0.15％，Si占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.85％，Mn占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于1.6％，Ni占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.8％，Cr占鐵素體不銹鋼的重量百分比為15％，S占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.08％，P占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.06％。
所述陽(yáng)極按以下步驟制備：制備作為支撐體的陽(yáng)極層，此陽(yáng)極層厚度為400μm，陽(yáng)極層含有氧化鎳、鎳粉、以及由8mol％氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯，所述氧化鎳、鎳粉和氧化鋯混合的質(zhì)量比例范圍為1∶0.9∶0.8；裁剪上述的陽(yáng)極層，并將裁剪后的陽(yáng)極層置于等尺寸的基板上形成陽(yáng)極。
實(shí)施例5
本發(fā)明的氧化物電解質(zhì)為用金屬氧化物粉體制備，電解質(zhì)層厚度為8μm，稱取原材料氧化鈰3克和鈰酸鋇3克，三乙醇氨0.6克，以乙醇50克為溶劑，球磨20小時(shí)混合均勻；然后再加入聚乙二醇1克、鄰苯二甲酸二丁酯2克、聚乙烯醇4克，再球磨20小時(shí)，形成漿料；將上述配制的漿料采用噴霧器以氮?dú)鉃檩d氣進(jìn)行噴霧，再加熱到溫度為80℃并保持在該溫度形成氧化物電解質(zhì)。
所述陰極采用鈣鈦礦型的陶瓷材料，所述鈣鈦礦型的陶瓷材料為L(zhǎng)a0.8Sr0.2MnO3-δ、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ或La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3-δ。
所述陰極接觸材料為L(zhǎng)aCo0.6Ni0.4O3-δ，陰極接觸材料按以下步驟制備：
S11：將聚乙烯醇加入蒸餾水中，聚乙烯醇與蒸餾水的質(zhì)量比為10:90，將盛溶液的燒杯封口，防止水分的蒸發(fā)；
S12：將油浴溫度調(diào)至65℃，在此溫度下攪拌2h，使其充分溶脹，之后將油浴溫度調(diào)升至90℃，攪拌至聚乙烯醇的水溶液完全澄清，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的聚乙烯醇水溶液；
S13：按化學(xué)計(jì)量比稱量好的La(NO3)3·6H2O,Co(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O的晶體依次加入到S12中得到的溶液中，并將油浴溫度調(diào)節(jié)至90℃，不在將燒杯口封住，攪拌15h，使溶液充分混合，并蒸發(fā)水分，得到均勻粘稠的棕褐色溶液，溶液中的各組分離子分布均勻；
S14：再將棕褐色溶液放入100℃烘箱中烘干36h，得到蓬松的棕色固態(tài)前驅(qū)體，將棕色的前驅(qū)體搗成粉末狀，將其分別在850℃和1350℃下煅燒4.2h，得到粉末球，并將煅燒后的粉末球磨32h，球磨珠有兩種尺寸，直徑分別為10mm及5mm，粉體與球磨珠的質(zhì)量比為1:1.5:1.5，無(wú)水乙醇作為球磨時(shí)的分散劑；
S15：將球磨后的漿液烘干研磨，得到最終的陰極接觸材料的粉末；
所述連接體為鐵素體不銹鋼，連接體按以下步驟制備：
S21：將鐵素體不銹鋼鋼片線切割成直徑為25mm的圓形鋼片，其厚度為0.8mm；
S22：對(duì)鋼片進(jìn)行打磨，使鋼片表面均勻光滑干凈；
S23：將鋼片分別在160目，420目，620目，850目，1050目以及1260目氧化鋁砂紙上依次打磨，并用蒸餾水清洗打磨完后的鋼片并烘干，得到光滑干燥的連接體；
S24：將連接體置于900℃的中溫爐中保溫5天。
所述鐵素體不銹鋼包含有C、Si、Mn、Ni、Cr、S、P，其中C占鐵素體不銹鋼的重量百分比為0.15％，Si占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.85％，Mn占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于1.6％，Ni占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.8％，Cr占鐵素體不銹鋼的重量百分比為15％，S占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.08％，P占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.06％。
所述陽(yáng)極按以下步驟制備：制備作為支撐體的陽(yáng)極層，此陽(yáng)極層厚度為350μm，陽(yáng)極層含有氧化鎳、鎳粉、以及由8mol％氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯，所述氧化鎳、鎳粉和氧化鋯混合的質(zhì)量比例范圍為1∶1.1∶1.1；裁剪上述的陽(yáng)極層，并將裁剪后的陽(yáng)極層置于等尺寸的基板上形成陽(yáng)極。
實(shí)施例6
本發(fā)明的氧化物電解質(zhì)為用金屬氧化物粉體制備，電解質(zhì)層厚度為3μm，稱取原材料釔穩(wěn)定氧化鋯5克和鈰酸鋇5克，檸檬酸0.9克，以甲苯25克和丁酮25克為溶劑，球磨20小時(shí)混合均勻；然后再加入聚乙二醇2克、甲基纖維素1.5克，再球磨20小時(shí)，形成漿料；將上述配制的漿料采用噴霧器以氮?dú)鉃檩d氣進(jìn)行噴霧，再加熱到溫度為55℃并保持在該溫度形成氧化物電解質(zhì)。
所述陰極采用鈣鈦礦型的陶瓷材料，所述鈣鈦礦型的陶瓷材料為L(zhǎng)a0.8Sr0.2MnO3-δ、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ或La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3-δ。
所述陰極接觸材料為L(zhǎng)aCo0.6Ni0.4O3-δ，陰極接觸材料按以下步驟制備：
S11：將聚乙烯醇加入蒸餾水中，聚乙烯醇與蒸餾水的質(zhì)量比為10:90，將盛溶液的燒杯封口，防止水分的蒸發(fā)；
S12：將油浴溫度調(diào)至65℃，在此溫度下攪拌2h，使其充分溶脹，之后將油浴溫度調(diào)升至90℃，攪拌至聚乙烯醇的水溶液完全澄清，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的聚乙烯醇水溶液；
S13：按化學(xué)計(jì)量比稱量好的La(NO3)3·6H2O,Co(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O的晶體依次加入到S12中得到的溶液中，并將油浴溫度調(diào)節(jié)至90℃，不在將燒杯口封住，攪拌15h，使溶液充分混合，并蒸發(fā)水分，得到均勻粘稠的棕褐色溶液，溶液中的各組分離子分布均勻；
S14：再將棕褐色溶液放入100℃烘箱中烘干36h，得到蓬松的棕色固態(tài)前驅(qū)體，將棕色的前驅(qū)體搗成粉末狀，將其分別在850℃和1350℃下煅燒4.2h，得到粉末球，并將煅燒后的粉末球磨32h，球磨珠有兩種尺寸，直徑分別為10mm及5mm，粉體與球磨珠的質(zhì)量比為1:1.5:1.5，無(wú)水乙醇作為球磨時(shí)的分散劑；
S15：將球磨后的漿液烘干研磨，得到最終的陰極接觸材料的粉末；
所述連接體為鐵素體不銹鋼，連接體按以下步驟制備：
S21：將鐵素體不銹鋼鋼片線切割成直徑為25mm的圓形鋼片，其厚度為0.8mm；
S22：對(duì)鋼片進(jìn)行打磨，使鋼片表面均勻光滑干凈；
S23：將鋼片分別在160目，420目，620目，850目，1050目以及1260目氧化鋁砂紙上依次打磨，并用蒸餾水清洗打磨完后的鋼片并烘干，得到光滑干燥的連接體；
S24：將連接體置于900℃的中溫爐中保溫5天。
所述鐵素體不銹鋼包含有C、Si、Mn、Ni、Cr、S、P，其中C占鐵素體不銹鋼的重量百分比為0.15％，Si占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.85％，Mn占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于1.6％，Ni占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.8％，Cr占鐵素體不銹鋼的重量百分比為15％，S占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.08％，P占鐵素體不銹鋼的重量百分比不大于0.06％。
所述陽(yáng)極按以下步驟制備：制備作為支撐體的陽(yáng)極層，此陽(yáng)極層厚度為500μm，陽(yáng)極層含有氧化鎳、鎳粉、以及由8mol％氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯，所述氧化鎳、鎳粉和氧化鋯混合的質(zhì)量比例范圍為1∶1.1∶1.2；裁剪上述的陽(yáng)極層，并將裁剪后的陽(yáng)極層置于等尺寸的基板上形成陽(yáng)極。
其中，因電池內(nèi)阻主要來(lái)源于電解質(zhì)，電解質(zhì)在固體氧化物燃料電池各部分中對(duì)電池性能影響最大，本發(fā)明的氧化物電解質(zhì)具有高的離子導(dǎo)電性，低的電子導(dǎo)電性，在電池運(yùn)行過(guò)程中有好的化學(xué)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；且與電極及周圍材料有相近的熱膨脹系數(shù)，能增加離子導(dǎo)電性并防止燃料氣體與空氣的互相擴(kuò)散，制備工藝簡(jiǎn)單，能夠很方便被制備成薄的一層。
本發(fā)明中將鎳粉和電解質(zhì)材料混合，使鎳粉均勻分布在電解質(zhì)材料內(nèi)，形成一種金屬陶瓷，這種陶瓷制備的陽(yáng)極可以防止電池運(yùn)行時(shí)鎳的燒結(jié)，并能使陽(yáng)極與電解質(zhì)有匹配的熱膨脹系數(shù)。本發(fā)明采用高聚物(聚乙烯醇)誘捕法制備陰極接觸材料，可以得到純凈的晶相，而且此方法操作簡(jiǎn)單，粉體制備效率高，可以用來(lái)進(jìn)行大批量生產(chǎn)。采用本發(fā)明制備的固體氧化物燃料電池，避免了中、低溫燃料電池的酸堿電解質(zhì)或熔鹽電解質(zhì)的腐蝕及封接問(wèn)題，采用本發(fā)明中的材料作電解質(zhì)、陰極和陽(yáng)極、連接體和陰極接觸材料，具有全固態(tài)結(jié)構(gòu)，能提供高質(zhì)余熱，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，燃料利用率高，能量利用率高達(dá)80％左右，是一種清潔高效的能源系統(tǒng)，加快了電池的反應(yīng)進(jìn)行，還可以實(shí)現(xiàn)多種碳?xì)淙剂蠚怏w的內(nèi)部還原，簡(jiǎn)化了電池結(jié)構(gòu)。
最后所應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。