固体氧化物燃料电池Ln₂NiO₄薄膜阴极的制备方法

摘要

固体氧化物燃料电池Ln2NiO4薄膜阴极的制备方法，本发明涉及固体氧化物燃料电池。本发明要解决现有固体氧化物燃料电池粉末阴极材料电极与固体电解质界面接触电阻大的问题。方法：一、制备溅射薄膜用的Ln2NiO4靶材；二、制备溅射薄膜用的Ce0.9Gd0.1O1.95电解质基底；三、放置Ce0.9Gd0.1O1.95电解质基底和Ln2NiO4靶材，抽真空；四、制备薄膜；五、放入马弗炉中处理。本发明方法制备的薄膜阴极材料在500℃～700℃的温度范围内，电化学性能高，电极体积和重量小，并且与传统的粉末阴极相比较具有较低的极化电阻。

主权项

固体氧化物燃料电池Ln2NiO4薄膜阴极的制备方法，其特征在于固体氧化物燃料电池Ln2NiO4薄膜阴极的制备方法，具体是按照以下步骤进行制备的：一、将稀土氧化物和NiO粉体混合并研磨均匀，控制压力为100MPa～200MPa进行钢模压制，得到直径为60mm、厚度为5mm的靶材前躯体，然后将靶材前躯体放入在高温炉中，控制温度为800℃～1000℃，烧结时间为8h，得到溅射薄膜用的Ln2NiO4靶材；二、将固体电解质Ce0.9Gd0.1O1.95粉体在压力为200MPa～250MPa条件下进行钢模压制，得到直径为15mm、厚度为1mm的基底前躯体，然后将基底前躯体放入高温炉中，控制温度为1400℃，烧结时间为10h～24h，得到溅射薄膜用的Ce0.9Gd0.1O1.95电解质基底；三、将步骤二得到的Ce0.9Gd0.1O1.95电解质基底放在磁控溅射仪的镀膜样品台上，再将步骤一得到的Ln2NiO4靶材放在磁控靶位上，控制Ln2NiO4靶材与Ce0.9Gd0.1O1.95电解质基底之间的距离为2cm～10cm；然后将镀膜室和样品室抽真空，控制真空度为1.0×10‑4～5.0×10‑4Pa；再向镀膜室通入氩气，控制氩气的流量为10sccm～80sccm，压强为2Pa～6Pa；四、施加射频溅射功率启辉，控制溅射输出功率为100W～400W，溅射至Ce0.9Gd0.1O1.95电解质基底的温度为300℃～800℃，再移开Ln2NiO4靶材和Ce0.9Gd0.1O1.95电解质基底的挡板，向Ce0.9Gd0.1O1.95电解质基底表面进行镀膜，控制溅射时间为10h～48h，得到薄膜；五、将步骤四制得的薄膜放入马弗炉中，控制温度为500℃～900℃，处理时间为2h～8h，制得固体氧化物燃料电池Ln2NiO4薄膜阴极；其中，步骤一中所述稀土氧化物为La2O3、Nd2O3、Sm2O3或Eu2O3；步骤一中稀土氧化物中金属离子和NiO粉体中金属离子的摩尔比为2:1；步骤一中Ln2NiO4靶材中Ln元素为La、Nd、Sm或Eu。