一种利用磁控溅射法制备固体氧化物燃料电池纳米薄膜阴极的方法

摘要

一种利用磁控溅射法制备固体氧化物燃料电池纳米薄膜阴极的方法，本发明涉及固体氧化物燃料电池纳米薄膜阴极的制备方法。本发明要解决现有固体氧化物电池粉末阴极材料在700℃以下电催化活性低，极化电阻高的问题。方法：一、制备溅射薄膜用的La0.8Sr0.2MnO3靶材；二、制备溅射薄膜用的钇稳定氧化锆基底；三、放置钇稳定氧化锆基底和La0.8Sr0.2MnO3靶材；四、制备薄膜；五、制备La0.8Sr0.2MnO3纳米薄膜阴极。本发明方法制备的纳米阴极薄膜材料在500-700℃温度范围内极化电阻低，电化学性能高，纳米薄膜阴极的极化过电位低。本发明主要用于固体氧化物燃料电池纳米薄膜阴极的制备。

主权项

一种利用磁控溅射法制备固体氧化物燃料电池纳米薄膜阴极的方法，其特征在于包括以下步骤：一、将La2O3、SrCO3和MnO2粉体按摩尔比为1‑3:0.5‑1.5:4‑6混合研磨均匀，得到混合粉末，将混合粉末以100‑150MPa的压力进行钢模压制得到直径55‑65mm、厚度4‑6mm的靶材前躯体，然后将靶材前躯体置于高温炉中，于800‑1000℃下烧结7‑9h，得到溅射薄膜用的La0.8Sr0.2MnO3靶材；二、将固体电解质钇稳定氧化锆粉体以200‑250MPa的压力进行钢模压制得到直径12‑18mm、厚度0.5‑1.5mm的基底前躯体，然后将基底前躯体置于高温炉中，于1200‑1600℃下烧结10‑14h，得到溅射薄膜用的钇稳定氧化锆基底；三、将步骤二中得到的钇稳定氧化锆基底放入磁控溅射仪的镀膜样品台上，再将La0.8Sr0.2MnO3靶材置于磁控靶位，使La0.8Sr0.2MnO3靶材与钇稳定氧化锆基底之间的距离为2‑10cm，然后对镀膜室和样品室内抽真空，控制真空度为1.0×10‑4‑4.0×10‑4Pa，再向镀膜室通入氩气，控制氩气的流量在10sccm‑100sccm，控制压强为2‑6Pa；四、施加射频溅射功率启辉，设置溅射输出功率为50W‑300W，基底加热温度为400‑700℃，进行预溅射10‑30min，然后移开La0.8Sr0.2MnO3靶材和钇稳定氧化锆基底的挡板，开始向钇稳定氧化锆基底表面进行溅射镀膜，溅射时间为10‑24h，得到薄膜；五、将步骤四制备的薄膜置于马弗炉中，于500‑800℃加热处理5‑10h，即得到La0.8Sr0.2MnO3纳米薄膜阴极。