一种具有择优取向的氧化铈基电解质薄膜及其制备和应用

摘要

本发明公开了一种具有择优暴露晶面的氧化铈基电解质薄膜，可以作为固体氧化物燃料电池的电解质隔层，也可以单独作为固体氧化物燃料电池的电解质层，或者用于催化反应；该薄膜采用磁控反应溅射的方法制备。具有择优暴露晶面的氧化铈基电解质薄膜的使用，有效提高了阴极对氧气、阳极对燃料气的电催化性能及氧化铈基电解质薄膜的导电性能，减少了电极极化电阻与欧姆极化电阻，有效的提高了电池的中、低温性能。

主权项

一种具有择优取向的氧化铈基电解质薄膜的制备方法，其特征在于：氧化铈基电解质薄膜具有择优暴露不同晶面，氧化铈基电解质薄膜材料为Ln_xCe_1‑xO_2‑d，Ln为Gd、Sm、Y、La、Mn中的一种或二种以上，0≤x≤0.5；0≤d≤0.2，氧化铈基电解质薄膜采用磁控反应溅射的方法制备；所用靶材为铈基合金靶材；其中铈基合金靶材的制备由所需相应比例的金属粉末混合、熔化，而后压制而成；所用溅射气体为氧气与氩气混合气，氧气体积含量为2‑50％；首先在氧化镍与氧化锆基复合阳极/氧化锆基电解质的膜电极、镍与氧化锆基复合阳极、镍与氧化铈基复合阳极基底上磁控反应溅射具有择优暴露晶面的氧化铈基电解质薄膜，其溅射参数为：靶基距为5‑9cm，基片台的转速在1‑20圈/分钟，溅射气压为0.1Pa‑1.5Pa，溅射功率密度P＝3‑12W/cm²,氧气流量与氩气流量之比为1/1‑1/49，溅射基底温度在30‑800℃，通过控制溅射参数的改变可以实现氧化铈基电解质薄膜择优暴露(111)、(110)或(100)晶面。