CN101000965A - 中温sofc的阳极－电解质－阴极组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中温固体氧化物燃料电池的阳极－电解质－阴极组件及其制备方法。该组件由阳极、阴极及两极之间的电解质组成，所述阳极主要由NiO和GYDC制成，所述阴极主要由LSFC和GYDC制成，所述电解质主要由GYDC制成；所述GYDC是符合Ce1－xGdx－yYyO2－0.5x化学计量比的氧化铈、氧化钆和氧化钇的复合氧化物；其中，0.1≤x≤0.2，0＜y＜x；所述LSFC是符合La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3化学计量比的氧化镧、氧化锶、氧化钴和氧化铁的复合氧化物。本发明的中温固体氧化物燃料电池的阳极－电解质－阴极组件制备方法，工艺简便，节约成本，可以根据需要很容易制成不同大小和形状的固体氧化物燃料电池，为SOFC生产的规模化开辟了道路。
Description
技术领域
本发明涉及固体氧化物电池领域中的一种中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件及其制备方法。
背景技术
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)是一种高效、环境友好的发电装置，它利用电化学反应将储存在燃料中的化学能直接转化为电能。除了具有能量转换不受卡诺循环的限制，能量利用率高等特点外，还具有许多优点：采用全固态的电池结构，无电解质腐蚀或流失问题；通常在500-1000℃高温下工作，电极反应相当迅速，无需采用贵金属电极(如Pt)；可实现燃料内部重整，燃料适应性非常广，可使用氢气、天然气、水煤气、液化石油气、甲醇、乙醇、H2S、SO2甚至汽油、柴油等长碳链液体燃料；发电效率高，一次发电效率最高可达65％以上，若将其高温废气与燃气轮机联合循环，总发电效率可达85％以上。因此，对SOFC的研究和开发在全球范围内受到越来越广泛的重视。
传统的SOFC采用Y2O3稳定ZrO2(YSZ)作为电解质，由于YSZ电导率低，电池必须在900-1000℃的高温下操作，从而需要较为昂贵的电池连接材料和密封材料，增加了电池成本，限制了其推广应用。为了降低操作温度，开发中温范围下运行的SOFC，有两条较为有效的途径，一是采用在中温范围内具有较高氧离子电导的电解质层材料，如具有萤石结构的掺杂CeO2(DCO)和具有钙钛矿型结构的掺杂LaGaO3(如镧锶镓镁LSGM)材料等；二是采用薄膜化的制备技术来降低PEN结构中电解质层的厚度，从而降低氧离子通过的欧姆阻抗损失，提高电池的功率输出。目前SOFC研究和发展的趋势为采用阳极支撑的薄膜电解质电池设计。在现有的技术中，在支撑阳极表面制备电解质薄膜的常见方法有丝网印刷、流延、轧膜、湿法喷粉等，虽然可以用反应磁控溅射来制备电解质薄膜，但与等离子溅射、真空等离子溅射、火焰溅射、激光溶蚀、旋涂、胶态沉积、电化学气相沉积、热喷涂等方法一样，仅仅是技术上的尝试而已，受其生产效率和成本上的限制，很难达到规模化的实际应用。
虽然从工艺特点上看，流延法十分适合用于SOFC中，但事实上，只有在制备阳极支撑材料或者电解质支撑材料时应用得较为广泛。真正将流延法成功应用于电解质薄膜与支撑阳极复合成型-共烧要困难得多。首先，流延技术难度大，对粉体原料要求高。其次，阳极生坯与电解质薄膜组成差别很大，要实现这两种异质材料的共烧，必须仔细调整烧结收缩率及热膨胀系数，若匹配不当，轻则导致共烧结构翘曲变形，重则导致应力开裂，共烧完全失败。
发明内容
本发明的目的是提供一种中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件及其制备方法。
本发明所提供的温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件，由阳极、阴极及两极之间的电解质组成，所述阳极主要由NiO和GYDC制成，所述阴极主要由LSFC和GYDC制成，所述电解质主要由GYDC制成；
所述GYDC是符合Ce1-xGdx-yYyO2-0.5x化学计量比的氧化铈、氧化钆和氧化钇的复合氧化物；其中，0.1≤x≤0.2，0＜y＜x；
所述LSFC是符合La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3化学计量比的氧化镧、氧化锶、氧化铁和氧化钴的复合氧化物。
在Ce1-xGdx-yYyO2-0.5x中，所述x和y的取值可为x＝0.2、y＝0.15；x＝0.2、y＝0.1；x＝0.2、y＝0.05；x＝0.1、y＝0.05；x＝0.15、y＝0.07；或x＝0.15、y＝0.06。
所述GYDC可按照包括以下步骤的方法制备：
(1)将硝酸铈、硝酸钆和硝酸钇按照1-x∶x-y∶y的摩尔比溶解于水中，配成金属离子混合溶液，其中，0.1≤x≤0.2，0＜y＜x；然后向所述金属离子混合溶液中加入甘氨酸，使甘氨酸与硝酸根离子的摩尔比为0.2-0.7∶1；
(2)将步骤(1)得到的溶液的pH值调至6-9，蒸发除去水分得到干凝胶；
(3)使步骤(2)获得的干凝胶自蔓延燃烧，得到粉末；
(4)将步骤(3)获得的粉末在500-800℃空气中进行热处理，得到钆、钇复合掺杂氧化铈电解质。
上述GYDC制备方法中，所述步骤(1)中用于溶解硝酸铈、硝酸钆和硝酸钇的水为去离子水；步骤(4)中的热处理时间为1-2h；所述步骤(2)中的蒸发温度可为70-100℃，优选为70-80℃。
在上述中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件中，所述电解质的厚度可为8-20微米；所述阳极的厚度可为300-600微米，孔隙率可为10-30％；所述阴极的厚度可为20-40微米。
所述阳极-电解质-阴极组件可按照包括下述步骤的方法制备：
(1)在粒径为20nm-60nm的GYDC粉末中加入有机溶剂、增塑剂、分散剂和粘结剂，进行球磨混合，得到均匀的浆料；所述增塑剂的用量为所述GYDC粉末质量的1-5％，所述分散剂的用量为所述GYDC粉末质量的0.5-2％，所述粘结剂的用量为所述GYDC粉末质量的8-20％；
(2)将步骤(1)得到的浆料过50-200目筛、脱泡，用流延机流延成型得到电解质薄膜生坯，排除溶剂；
(3)在粒径为200nm-800nm的NiO粉末和粒径为20nm-60nm的GYDC粉末中加入造孔剂和有机溶剂，分散均匀后，再加入增塑剂、分散剂和粘结剂，进行球磨混合，得到均匀的浆料；所述NiO粉末的用量为所述GYDC粉末质量的100-150％，所述造孔剂的用量为所述NiO粉末和GYDC粉末总质量的8-30％，所述增塑剂的用量为所述NiO粉末和GYDC粉末总质量的1-6％；所述分散剂的用量为所述NiO粉末和GYDC粉末总质量的0.5-2％；所述粘结剂的用量为所述NiO粉末和GYDC粉末总质量的8-20％；
(4)将步骤(3)得到均匀的浆料过50-200目筛、脱泡，用流延机在所述步骤(2)的电解质薄膜生坯上流延成型，得到阳极-电解质双层结构生坯；
(5)将制备出的阳极-电解质双层结构生坯干燥后，在200-600℃下焙烧2-8小时，烧除有机物，在1100-1400℃下焙烧6-20小时，烧结成型，制得阳极-电解质双层结构；
(6)用丝网印刷法在所述阳极-电解质双层结构中电解质层的表面制备厚度为10-40微米的LSFC-GYDC复合阴极，在1000-1200℃下焙烧2-4小时，烧结成型，得到阳极-电解质-阴极组件；所述LSFC-GYDC复合阴极中，所述LSFC的质量百分含量是50-80％，所述GYDC的质量百分含量是20-50％。
所述造孔剂可为石墨、活性碳、淀粉和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或其任意组合；所使用的有机溶剂为乙醇和酮；所使用的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或聚乙二醇中的一种或其任意组合；所使用的分散剂为鱼油或蓖麻油或三油酸甘油脂；所使用的粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛或聚乙烯醇或聚甲基丙烯树脂。
本发明采用在制备大尺寸陶瓷薄膜材料方面具有突出优势的流延法以及丝网印刷法制备中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件。本发明采用烧结活性好的GYDC粉末，在流延浆料配制过程中，加入大量有机功能助剂，仔细调整烧结收缩率及热膨胀系数，将阳极、电解质层经过复合流延制备，形成阳极-电解质双层生坯，再经共烧制备阳极-电解质双层结构，简化了中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件的制备工艺，降低了对其它薄膜制备技术的依赖并减少设备投资，进一步降低了制造成本。本发明制备出的GYDC电解质薄膜致密而均匀，避免了电解质与阳极结构的翘曲变形和应力开裂，制备出了具有较高输出性能和组装性能的SOFC单体电池(中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质阴极组件)。对于Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9电解质层厚度为8微米的SOFC单体电池，其在500℃、600℃、700℃温度下的开路电压分别为1.03V、0.96V、0.87V，最大输出功率密度分别为0.33W/cm2、0.65W/cm2、0.96W/cm2。本发明的中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件制备方法，工艺简便，节约成本，可以根据需要很容易制成不同大小和形状的固体氧化物燃料电池，为SOFC生产的规模化开辟了道路。
附图说明
图1是中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件的制备流程图。
图2是实施例1中Ce08Gd0.05Y0.15O1.9粉末的XRD图谱。
图3是实施例1中Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末的TEM照片。
具体实施方式
以下通过实施例进一步阐明本发明的特点，但不局限于实施例。
下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1、GYDC的制备
1、制备符合Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9的化学计量比的钆、钇复合掺杂氧化铈电解质
按铈、钆和钇离子的摩尔比为0.8∶0.05∶0.15的化学计量比，称取硝酸铈、硝酸钆和硝酸钇，溶解于去离子水中，不断搅拌使其充分溶解，形成清澈溶液后加入甘氨酸，使甘氨酸与硝酸根离子的摩尔比为0.2∶1，用氨水调节溶液的pH值至7.5，然后在80℃下加热蒸发除去水分至形成棕褐色粘稠凝胶，待凝胶水分蒸干后，移至200℃恒温电炉中，干凝胶3min左右开始膨胀、沸腾、冒烟，随即产生火焰并排出大量气体，反应结束后形成淡黄色蓬松的粉末，将粉末经600℃2h热处理后，得到粉末。经等离子体发射光谱仪分析测定，该粉末中铈、钆和钇的摩尔比是0.8∶0.05∶0.15，即该粉末为Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末。其X-射线衍射分析(XRD)图谱如图2，透射电镜(TEM照片)如图3，图2表明其晶相为立方萤石结构；图3表明粉体分散较好且大小较均一，晶粒粒径为40-60nm。将Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9纳米粉末干压成直径12mm，厚度1mm的圆片，在程控升温箱式电炉中烧结，烧结条件为1250℃保温4h，升降温速度均为4℃/min。烧结后的圆片经CHI660B电化学工作站(上海辰华仪器公司)的交流阻抗分析测定，其在500℃、600℃、700℃和750℃空气气氛中的离子电导率分别为0.013S/cm、0.038S/cm、0.089S/cm、0.10S/cm。
2、制备符合Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9的化学计量比的钆、钇复合掺杂氧化铈
按铈、钆和钇离子的摩尔比为0.8∶0.1∶0.1的化学计量比，称取硝酸铈、硝酸钆和硝酸钇，溶解于去离子水中，不断搅拌使其充分溶解，形成清澈溶液后加入甘氨酸，使甘氨酸与硝酸根离子的摩尔比为0.3∶1，用氨水调节溶液的pH值至7.5，然后在80℃下加热蒸发除去水分至形成棕褐色粘稠凝胶，待凝胶水分蒸干后，移至200℃恒温电炉中，干凝胶3min左右开始膨胀、沸腾、冒烟，随即产生火焰并排出大量气体，反应结束后形成淡黄色蓬松的粉末，将粉末经600℃2h热处理后，得到粉末。经等离子体发射光谱仪分析测定，该粉末中铈、钆和钇的摩尔比是0.8∶0.1∶0.1，即该粉末为Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9纳米粉末。X-射线衍射分析结果表明其晶相为立方萤石结构，透射电镜分析结果表明粉体分散较好且大小较均一，晶粒粒径为30-50nm。将Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9纳米粉末干压成直径12mm，厚度1mm的圆片，在程控升温箱式电炉中烧结，烧结条件为1250℃保温4h，升降温速度均为4℃/min。烧结后的圆片经CHI660B电化学工作站(上海辰华仪器公司)的交流阻抗分析测定，其在500℃、600℃、700℃和750℃空气气氛中的离子电导率分别为0.0068S/cm、0.028S/cm、0.066S/cm、0.085S/cm。
3、制备符合Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9的化学计量比的钆、钇复合掺杂氧化铈
按铈、钆和钇离子的摩尔比为0.8∶0.15∶0.05的化学计量比，称取硝酸铈、硝酸钆和硝酸钇，溶解于去离子水中，不断搅拌使其充分溶解，形成清澈溶液后加入甘氨酸，使甘氨酸与硝酸根离子的摩尔比为0.5∶1，用氨水调节溶液的pH值至8.5，然后在80℃下加热蒸发除去水分至形成棕褐色粘稠凝胶，待凝胶水分蒸干后，移至200℃恒温电炉中，干凝胶3min左右开始膨胀、沸腾、冒烟，随即产生火焰并排出大量气体，反应结束后形成淡黄色蓬松的粉末，将粉末经600℃2h热处理后，得到粉末。经等离子体发射光谱仪分析测定，该粉末中铈、钆和钇的摩尔比是0.8∶0.15∶0.05，即该粉末为Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9纳米粉末。X-射线衍射分析结果表明其晶相为立方萤石结构，透射电镜分析结果表明粉体分散较好且大小较均一，晶粒粒径为20-40nm。将Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9纳米粉末干压成直径12mm，厚度1mm的圆片，在程控升温箱式电炉中烧结，烧结条件为1250℃保温4h，升降温速度均为4℃/min。烧结后的圆片经CHI660B电化学工作站(上海辰华仪器公司)的交流阻抗分析测定，其在500℃、600℃、700℃和750℃空气气氛中的离子电导率分别为0.0062S/cm、0.025S/cm、0.073S/cm、0.088S/cm。
4、制备符合Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95的化学计量比的钆、钇复合掺杂氧化铈
按铈、钆和钇离子的摩尔比为0.9∶0.05∶0.05的化学计量比，称取硝酸铈、硝酸钆和硝酸钇，溶解于去离子水中，不断搅拌使其充分溶解，形成清澈溶液后加入甘氨酸，使甘氨酸与硝酸根离子的摩尔比为0.6∶1，用氨水调节溶液的pH值至9，然后在80℃下加热蒸发除去水分至形成棕褐色粘稠凝胶，待凝胶水分蒸干后，移至200℃恒温电炉中，干凝胶3min左右开始膨胀、沸腾、冒烟，随即产生火焰并排出大量气体，反应结束后形成淡黄色蓬松的粉末，将粉末经700℃2h热处理后，得到粉末。经等离子体发射光谱仪分析测定，该粉末中铈、钆和钇的摩尔比是0.9∶0.05∶0.05，即该粉末为Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95纳米粉末。X-射线衍射分析结果表明其晶相为立方萤石结构，透射电镜分析结果表明粉体分散较好且大小较均一，晶粒粒径为20-40nm。将Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95纳米粉末干压成直径12mm，厚度1mm的圆片，在程控升温箱式电炉中烧结，烧结条件为1250℃保温4h，升降温速度均为4℃/min。烧结后的圆片经CHI660B电化学工作站(上海辰华仪器公司)的交流阻抗分析测定，其在500℃、600℃、700℃和750℃空气气氛中的离子电导率分别为0.014S/cm、0.036S/cm、0.062S/cm、0.082S/cm。
5、制备符合Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925的化学计量比的钆、钇复合掺杂氧化铈
按铈、钆和钇离子的摩尔比为0.85∶0.08∶0.07的化学计量比，称取硝酸铈、硝酸钆和硝酸钇，溶解于去离子水中，不断搅拌使其充分溶解，形成清澈溶液后加入甘氨酸，使甘氨酸与硝酸根离子的摩尔比为0.5∶1，用氨水调节溶液的pH值至6，然后在70℃下加热蒸发除去水分至形成棕褐色粘稠凝胶，待凝胶待水分蒸干后，移至200℃恒温电炉中，干凝胶3min左右开始膨胀、沸腾、冒烟，随即产生火焰并排出大量气体，反应结束后形成淡黄色蓬松的粉末，将粉末经800℃2h热处理后，得到粉末。经等离子体发射光谱仪分析测定，该粉末中铈、钆和钇的摩尔比是0.85∶0.08∶0.07，即该粉末为Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925纳米粉末。其X-射线衍射分析结果表明其晶相为立方萤石结构，透射电镜分析结果表明粉体分散较好且大小较均一，晶粒粒径为30-60nm。将Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925纳米粉末干压成直径12mm，厚度1mm的圆片，在程控升温箱式电炉中烧结，烧结条件为1250℃保温4h，升降温速度均为4℃/min。烧结后的圆片经CHI660B电化学工作站(上海辰华仪器公司)的交流阻抗分析测定，其在500℃、600℃、700℃和750℃空气气氛中的离子电导率分别为0.012S/cm、0.035S/cm、0.068S/cm、0.092S/cm。
6、制备符合Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925的化学计量比的钆、钇复合掺杂氧化铈
按铈、钆和钇离子的摩尔比为0.85∶0.09∶0.06的化学计量比，称取硝酸铈、硝酸钆和硝酸钇，溶解于去离子水中，不断搅拌使其充分溶解，形成清澈溶液后加入甘氨酸，使甘氨酸与硝酸根离子的摩尔比为0.7∶1，用氨水调节溶液的pH值至8.5，然后在100℃下加热蒸发除去水分至形成棕褐色粘稠凝胶，待凝胶水分蒸干后，移至200℃恒温电炉中，干凝胶3min左右开始膨胀、沸腾、冒烟，随即产生火焰并排出大量气体，反应结束后形成淡黄色蓬松的粉末，将粉末经800℃2h热处理后，得到粉末。经等离子体发射光谱仪分析测定，该粉末中铈、钆和钇的摩尔比是0.85∶0.09∶0.06，即该粉末为Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925纳米粉末。其X-射线衍射分析结果表明其晶相为立方萤石结构，透射电镜分析结果表明粉体分散较好且大小较均一，晶粒粒径为30-50nm。将Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925纳米粉末干压成直径12mm，厚度1mm的圆片，在程控升温箱式电炉中烧结，烧结条件为1250℃保温4h，升降温速度均为4℃/min。烧结后的圆片经CHI660B电化学工作站(上海辰华仪器公司)的交流阻抗分析测定，其在500℃、600℃、700℃和750℃空气气氛中的离子电导率分别为0.011S/cm、0.032S/cm、0.059S/cm、0.081S/cm。
7、甘氨酸-硝酸盐法制备La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3粉末：
将硝酸镧、硝酸锶、硝酸铁和硝酸钴按照0.6∶0.4∶0.8∶0.2的摩尔比溶解于去离子水中，配成金属离子混合溶液，然后向所述金属离子混合溶液中加入甘氨酸，使甘氨酸与硝酸根离子的摩尔比为0.5∶1；将得到的溶液蒸发除去水分得到干凝胶；加热使干凝胶自蔓延燃烧，得到粉末；将获得的粉末在空气中进行热处理(600℃下煅烧2小时)，得到粒径为100-200nm La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3粉末。
实施例2、中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件的制备
1、GYDC基阳极-电解质双层结构的制备
(1)制备电解质薄膜生坯
首先制备GYDC浆料。以晶粒粒径为40-60nm实施例1制备的Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末为原料，加入乙醇和甲基乙基酮作为有机溶剂，加入邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂，加入蓖麻油作为分散剂，加入聚乙烯醇缩丁醛作为粘结剂，进行球磨混合，得到均匀的浆料。其中，乙醇的加入量是Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末质量的70％，甲基乙基酮的加入量是Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末质量的47％，增塑剂的加入量是Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末质量的1％，分散剂的加入量是Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末质量的0.5％，粘结剂的加入量是Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末质量的8％。
将混合好的浆料通过50目筛、真空脱泡，用流延机流延成型得到电解质薄膜生坯，在室温下排除溶剂。
(2)制备阳极-电解质双层结构片
其后制备阳极浆料。以粒径为200nm-800nm的NiO粉末和粒径为40-60nm实施例1制备的Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末为原料，加入乙醇和甲基乙基酮作为有机溶剂，加入石墨作为造孔剂，充分球磨分散均匀，再加入邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂，加入蓖麻油作为分散剂，加入聚乙烯醇缩丁醛作为粘结剂，再进行球磨混合，得到均匀的浆料。其中，NiO粉末的加入量是Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末质量的100％，乙醇的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末总质量的70％，甲基乙基酮的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末总质量的47％，造孔剂的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末总质量的8％，增塑剂的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末总质量的2％，分散剂的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末总质量的0.6％，粘结剂的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末总质量的8％。
将混合好的阳极浆料通过50目筛、真空脱泡，用流延机在步骤(1)的电解质薄膜生坯上流延成型得到阳极-电解质双层结构生坯；
最后，将制备出的阳极-电解质双层结构生坯干燥后，在400℃下焙烧2小时，烧除有机物，在1200℃下焙烧6小时，烧结成型，制得平整、无裂纹的阳极-电解质双层结构。制备出的电解质薄膜的厚度为8微米，均匀而致密；多孔阳极厚度为300微米，孔隙率为10％。
2、制备阳极-电解质-阴极组件
在步骤1的阳极-电解质双层结构片上制备阴极。首先将甘氨酸-硝酸盐法制备的粒径为100-200nm的La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3粉末和粒径为40-60nm Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末按4∶1的质量比在玛瑙研钵内研磨混合均匀，然后加入溶有10％(质量百分含量)乙基纤维素的松油醇混和溶液作为有机溶剂，该有机溶剂的加入量是La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3粉末和Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9粉末总质量的40％。调节浆料的粘度至能够进行丝网印刷。用丝网印刷法在阳极-电解质双层结构中致密电解质层的表面制备一层LSFC-GYDC复合阴极后，将三合一结构在1000℃下焙烧2小时，烧结成型。控制LSFC-GYDC复合阴极厚度在20微米。得到阳极-电解质-阴极组件。将阳极-电解质-阴极组件密封于刚玉管的一端。将Pt网用弹簧压紧装置固定在阴极和阳极上用于电流收集。在阳极于H2气氛下被充分还原后，使用CHI660B电化学工作站(上海辰华仪器公司)进行单体电池的电化学测量，阳极以200ml/分通入H2，阴极以300ml/分通入空气。测量结果表明单体电池在500℃、600℃、700℃温度下的开路电压分别为1.03V、0.96V、0.87V，最大输出功率密度分别为0.33W/cm2、0.65W/cm2、0.96W/cm2。
实施例3、中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件的制备
1、GYDC基阳极-电解质双层结构的制备
(1)制备电解质薄膜生坯
首先制备GYDC浆料。以粒径为30-50nm实施例1制备的Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末为原料，加入乙醇和丁酮作为有机溶剂，加入聚乙二醇作为增塑剂，加入鱼油作为分散剂，加入聚乙烯醇缩丁醛作为粘结剂，进行球磨混合，得到均匀的浆料。其中，乙醇的加入量是Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末质量的70％，丁酮的加入量是Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末质量的82％，增塑剂的加入量是Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末质量的5％，分散剂的加入量是Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末质量的1％，粘结剂的加入量是Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末质量的20％。
将混合好的浆料通过100目筛、真空脱泡，用流延机流延成型得到电解质薄膜生坯，在室温下排除溶剂。
(2)制备阳极-电解质双层结构片
其后制备阳极浆料。以粒径为200nm-800nm的NiO粉末和粒径为30-50nm实施例1制备的Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末为原料，加入乙醇和丁酮作为有机溶剂，加入淀粉作为造孔剂，充分球磨分散均匀，再加入聚乙二醇作为增塑剂，加入鱼油作为分散剂，加入聚乙烯醇缩丁醛作为粘结剂，再进行球磨混合，得到均匀的浆料。其中，NiO粉末的加入量是Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末质量的120％，乙醇的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末总质量的70％，丁酮的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末总质量的82％，造孔剂的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末总质量的20％，增塑剂的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末总质量的5％，分散剂的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末总质量的0.8％，粘结剂的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末总质量的12％。
将混合好的阳极浆料通过100目筛、真空脱泡，用流延机在步骤(1)的电解质薄膜生坯上流延成型得到阳极-电解质双层结构生坯；
最后，将制备出的阳极-电解质双层结构生坯干燥后，在500℃下焙烧3小时，烧除有机物，在1300℃下焙烧12小时，烧结成型，制得平整、无裂纹的阳极-电解质双层结构。制备出的电解质薄膜的厚度为12微米，均匀而致密；多孔阳极厚度为400微米，孔隙率为20％。
2、制备阳极-电解质-阴极组件
在步骤1的阳极-电解质双层结构片上制备阴极。首先将甘氨酸-硝酸盐法制备的粒径为100-200nm的La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3粉末和粒径为30-50nm Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末按7∶3的质量比在玛瑙研钵内研磨混合均匀，然后加入溶有10％(质量百分含量)乙基纤维素的松油醇混和溶液作为有机溶剂，该有机溶剂的加入量是LSFC粉末和Ce0.8Gd0.1Y0.1O1.9粉末总质量的40％。调节浆料的粘度至能够进行丝网印刷。用丝网印刷法在阳极-电解质双层结构中致密电解质层的表面制备一层LSFC-GYDC复合阴极后，将三合一结构在1100℃下焙烧3小时，烧结成型。控制LSFC-GYDC复合阴极厚度为40微米。得到阳极-电解质-阴极组件。将阳极-电解质-阴极组件组件密封于刚玉管的一端。将Pt网用弹簧压紧装置固定在阴极和阳极上用于电流收集。在阳极于H2气氛下被充分还原后，使用CHI660B电化学工作站(上海辰华仪器公司)进行单体电池的电化学测量，阳极以200ml/分通入H2，阴极以300ml/分通入空气。测量结果表明单体电池在500℃、600℃、700℃温度下的开路电压分别为1.03V、0.95V、0.86V，最大输出功率密度分别为0.28W/cm2、0.51W/cm2、0.89W/cm2。
实施例4、中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件的制备
1、GYDC基阳极-电解质双层结构的制备
(1)制备电解质薄膜生坯
首先制备GYDC浆料。以粒径为20-40nm实施例1制备的Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末为原料，加入乙醇和甲基乙基酮作为有机溶剂，加入邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂，加入三油酸甘油脂作为分散剂，加入聚乙烯醇缩丁醛作为粘结剂，进行球磨混合，得到均匀的浆料。其中，乙醇的加入量是Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末质量的70％，甲基乙基酮的加入量是Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末质量的47％，增塑剂的加入量是Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末质量的5％，分散剂的加入量是Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末质量的2％，粘结剂的加入量是Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末质量的16％。
将混合好的浆料通过200目筛、真空脱泡，用流延机流延成型得到电解质薄膜生坯，在室温下排除溶剂。
(2)制备阳极-电解质双层结构片
其后制备阳极浆料。以粒径为200nm-800nm的NiO粉末和粒径为20-40nm实施例1制备的Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末为原料，加入乙醇和甲基乙基酮作为有机溶剂，加入活性炭作为造孔剂，充分球磨分散均匀，再加入邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂，加入鱼油作为分散剂，加入聚乙烯醇缩丁醛作为粘结剂，再进行球磨混合，得到均匀的浆料。其中，NiO粉末的加入量是Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末质量的150％，乙醇的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末总质量的70％，甲基乙基酮的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末总质量的47％，造孔剂的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末总质量的30％，增塑剂的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末总质量的5％，分散剂的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末总质量的1.5％，粘结剂的加入量是NiO粉末和Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末总质量的18％。
将混合好的阳极浆料通过200目筛、真空脱泡，用流延机在步骤(1)的电解质薄膜生坯上流延成型得到阳极-电解质双层结构生坯；
最后，将制备出的阳极-电解质双层结构生坯干燥后，在600℃下焙烧4小时，烧除有机物，在1400℃下焙烧16小时，烧结成型，制得平整、无裂纹的阳极-电解质双层结构。制备出的电解质薄膜的厚度为10微米，均匀而致密；多孔阳极厚度为600微米，孔隙率为30％。
2、制备阳极-电解质-阴极组件
在步骤1的阳极-电解质双层结构片上制备阴极。首先将甘氨酸-硝酸盐法制备的粒径为100-200nm的La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3粉末和粒径为20-40nm Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末按1∶1的质量比在玛瑙研钵内研磨混合均匀，然后加入溶有10％(质量百分含量)乙基纤维素的松油醇混和溶液作为有机溶剂，该有机溶剂的加入量是LSFC粉末和Ce0.8Gd0.15Y0.05O1.9粉末总质量的40％。调节浆料的粘度至能够进行丝网印刷。用丝网印刷法在阳极-电解质双层结构中致密电解质层的表面制备一层LSFC-GYDC复合阴极后，将三合一结构在1200℃下焙烧2小时，烧结成型。控制LSFC-GYDC复合阴极厚度在20微米。得到阳极-电解质-阴极组件。将阳极-电解质-阴极组件组件密封于刚玉管的一端。将Pt网用弹簧压紧装置固定在阴极和阳极上用于电流收集。在阳极于H2气氛下被充分还原后，使用CHI660B电化学工作站(上海辰华仪器公司)进行单体电池的电化学测量，阳极以200ml/分通入H2，阴极以300ml/分通入空气。测量结果表明单体电池在500℃、600℃、700℃温度下的开路电压分别为1.01V、0.94V、0.86V，最大输出功率密度分别为0.25W/cm2、0.49W/cm2、0.83W/cm2。
实施例5、中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件的制备
1、GYDC基阳极-电解质双层结构的制备
(1)制备电解质薄膜生坯
首先制备GYDC浆料。以粒径为20-40nm实施例1制备的Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95粉末为原料，加入乙醇和丁酮作为有机溶剂，加入邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂，加入鱼油作为分散剂，加入聚乙烯醇作为粘结剂，进行球磨混合，得到均匀的浆料。其中，乙醇的加入量是Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95粉末质量的70％，丁酮的加入量是Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95粉末质量的82％，增塑剂的加入量是Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95粉末质量的3％，分散剂的加入量是Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95粉末质量的1％，粘结剂的加入量是Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95粉末质量的12％。
将混合好的浆料通过200目筛、真空脱泡，用流延机流延成型得到电解质薄膜生坯，在室温下排除溶剂。
(2)制备阳极-电解质双层结构片
其后制备阳极浆料。以粒径为200nm-800nm的NiO粉末和粒径为20-40nm实施例1制备的Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95粉末为原料，加入乙醇和丁酮作为有机溶剂，加入聚甲基丙烯酸甲酯作为造孔剂，充分球磨分散均匀，再加入邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂，加入鱼油作为分散剂，加入聚乙烯醇作为粘结剂，再进行球磨混合，得到均匀的浆料。其中，NiO粉末的加入量是Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95粉末质量的120％，乙醇的加入量是NiO粉末和Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95粉末总质量的70％，丁酮的加入量是NiO粉末和Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95粉末总质量的82％，造孔剂的加入量是NiO粉末和Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95粉末总质量的20％，增塑剂的加入量是NiO粉末和Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95粉末总质量的6％，分散剂的加入量是NiO粉末和Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95粉末总质量的1.5％，粘结剂的加入量是NiO粉末和Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95粉末总质量的10％。
将混合好的阳极浆料通过100目筛、真空脱泡，用流延机在步骤(1)的电解质薄膜生坯上流延成型得到阳极-电解质双层结构生坯；
最后，将制备出的阳极-电解质双层结构生坯干燥后，在600℃下焙烧4小时，烧除有机物，在1400℃下焙烧16小时，烧结成型，制得平整、无裂纹的阳极-电解质双层结构。制备出的电解质薄膜的厚度为20微米，均匀而致密；多孔阳极厚度为600微米，孔隙率为20％。
2、制备阳极-电解质-阴极组件
在步骤1的阳极-电解质双层结构片上制备阴极。首先将甘氨酸-硝酸盐法制备的粒径为100-200nm的La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3粉末和粒径为20-40nm的Ce0.9Gd0.05Y0.05O1.95粉末按1∶1的质量比在玛瑙研钵内研磨混合均匀，然后加入溶有10％(质量百分含量)乙基纤维素的松油醇混和溶液作为有机溶剂，该有机溶剂的加入量是LSFC粉末和GYDC粉末总质量的40％。调节浆料的粘度至能够进行丝网印刷。用丝网印刷法在阳极-电解质双层结构中致密电解质层的表面制备一层LSFC-GYDC复合阴极后，将三合一结构在1000℃下焙烧4小时，烧结成型。控制LSFC-GYDC复合阴极厚度在25微米。得到阳极-电解质-阴极组件。将阳极-电解质-阴极组件组件密封于刚玉管的一端。将Pt网用弹簧压紧装置固定在阴极和阳极上用于电流收集。在阳极于H2气氛下被充分还原后，使用CHI660B电化学工作站(上海辰华仪器公司)进行单体电池的电化学测量，阳极以200ml/分通入H2，阴极以300ml/分通入空气。测量结果表明单体电池在500℃、600℃、700℃温度下的开路电压分别为1.03V、0.93V、0.82V，最大输出功率密度分别为0.31W/cm2、0.56W/cm2、0.92W/cm2。
实施例6、中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件的制备
1、GYDC基阳极-电解质双层结构的制备
(1)制备电解质薄膜生坯
首先制备GYDC浆料。以粒径为30-60nm实施例1制备的Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925粉末为原料，加入乙醇和甲基乙基酮作为有机溶剂，加入邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂，加入鱼油作为分散剂，加入聚甲基丙烯树脂作为粘结剂，进行球磨混合，得到均匀的浆料。其中，乙醇的加入量是Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925粉末质量的70％，甲基乙基酮的加入量是Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925粉末质量的47％，增塑剂的加入量是Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925粉末质量的3％，分散剂的加入量是Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925粉末质量的1％，粘结剂的加入量是Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925粉末质量的17％。
将混合好的浆料通过100目筛、真空脱泡，用流延机流延成型得到电解质薄膜生坯，在室温下排除溶剂。
(2)制备阳极-电解质双层结构片
其后制备阳极浆料。以粒径为200nm-800nm的NiO粉末和粒径为30-60nm实施例1制备的Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925粉末为原料，加入乙醇和甲基乙基酮作为有机溶剂，加入淀粉作为造孔剂，充分球磨分散均匀，再加入邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂，加入鱼油作为分散剂，加入聚甲基丙烯树脂作为粘结剂，再进行球磨混合，得到均匀的浆料。其中，NiO粉末的加入量是Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925粉末质量的140％，乙醇的加入量是NiO粉末和Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925粉末总质量的70％，甲基乙基酮的加入量是NiO粉末和Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925粉末总质量的47％，造孔剂的加入量是NiO粉末和Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925粉末总质量的25％，增塑剂的加入量是NiO粉末和Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925粉末总质量的4％，分散剂的加入量是NiO粉末和Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925粉末总质量的1.3％，粘结剂的加入量是NiO粉末和Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925粉末总质量的16％。
将混合好的阳极浆料通过过200目筛、真空脱泡，用流延机在步骤(1)的电解质薄膜生坯上流延成型得到阳极-电解质双层结构生坯；
最后，将制备出的阳极-电解质双层结构生坯干燥后，在600℃下焙烧4小时，烧除有机物，在1400℃下焙烧16小时，烧结成型，制得平整、无裂纹的阳极-电解质双层结构。制备出的电解质薄膜的厚度为30微米，均匀而致密；多孔阳极厚度为400微米，孔隙率为26％。
2、制备阳极-电解质-阴极组件
在步骤1的阳极-电解质双层结构片上制备阴极。首先将甘氨酸-硝酸盐法制备的粒径为100-200nm的La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3粉末和粒径为30-60nm Ce0.85Gd0.08Y0.07O1.925粉末按3∶1的质量比在玛瑙研钵内研磨混合均匀，然后加入溶有10％(质量百分含量)乙基纤维素的松油醇混和溶液作为有机溶剂，该有机溶剂的加入量是LSFC粉末和GYDC粉末总质量的40％。调节浆料的粘度至能够进行丝网印刷。用丝网印刷法在阳极-电解质双层结构中致密电解质层的表面制备一层LSFC-GYDC复合阴极后，将三合一结构在1100℃下焙烧3小时，烧结成型。控制LSFC-GYDC复合阴极厚度在20微米。得到阳极-电解质-阴极组件。将阳极-电解质-阴极组件组件密封于刚玉管的一端。将Pt网用弹簧压紧装置固定在阴极和阳极上用于电流收集。在阳极于H2气氛下被充分还原后，使用CHI660B电化学工作站(上海辰华仪器公司)进行单体电池的电化学测量，阳极以200ml/分通入H2，阴极以300ml/分通入空气。测量结果表明单体电池在500℃、600℃、700℃温度下的开路电压分别为1.04V、0.97V、0.89V，最大输出功率密度分别为0.38W/cm2、0.68W/cm2、0.99W/cm2。
实施例7、中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件的制备
1、GYDC基阳极-电解质双层结构的制备
(1)制备电解质薄膜生坯
首先制备GYDC浆料。以粒径为30-50nm实施例1制备的Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925粉末为原料，加入乙醇和丁酮作为有机溶剂，加入邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂，加入鱼油作为分散剂，加入聚乙烯醇缩丁醛作为粘结剂，进行球磨混合，得到均匀的浆料。其中，乙醇的加入量是Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925粉末质量的70％，丁酮的加入量是Ce0.85Gd0.09Y0.6O1.925粉末质量的82％，增塑剂的加入量是Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925粉末质量的5％，分散剂的加入量是Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925粉末质量的1％，粘结剂的加入量是Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925粉末质量的20％。
将混合好的浆料通过200目筛、真空脱泡，用流延机流延成型得到电解质薄膜生坯，在室温下排除溶剂。
(2)制备阳极-电解质双层结构片
其后制备阳极浆料。以粒径为200nm-800nm的NiO粉末和粒径为30-50nm实施例1制备的Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925粉末为原料，加入乙醇和丁酮作为有机溶剂，加入石墨作为造孔剂，充分球磨分散均匀，再加入邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂，加入鱼油作为分散剂，加入聚乙烯醇缩丁醛作为粘结剂，再进行球磨混合，得到均匀的浆料。其中，NiO粉末的加入量是Ce0.85Gd0.09Y0.006O1.925粉末质量的110％，乙醇的加入量是NiO粉末和Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925粉末总质量的70％，丁酮的加入量是NiO粉末和Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925粉末总质量的82％，造孔剂的加入量是NiO粉末和Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925粉末总质量的15％，增塑剂的加入量是NiO粉末和Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925粉末总质量的6％，分散剂的加入量是NiO粉末和Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925粉末总质量的1.5％，粘结剂的加入量是NiO粉末和Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925粉末总质量的20％。
将混合好的阳极浆料通过过200目筛、真空脱泡，用流延机在步骤(1)的电解质薄膜生坯上流延成型得到阳极-电解质双层结构生坯；
最后，将制备出的阳极-电解质双层结构生坯干燥后，在600℃下焙烧4小时，烧除有机物，在1400℃下焙烧16小时，烧结成型，制得平整、无裂纹的阳极-电解质双层结构。制备出的电解质薄膜的厚度为20微米，均匀而致密；多孔阳极厚度为500微米，孔隙率为15％。
2、制备阳极-电解质-阴极组件
在步骤1的阳极-电解质双层结构片上制备阴极。首先将甘氨酸-硝酸盐法制备的粒径为100-200nm的La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3粉末和粒径为30-50nm Ce0.85Gd0.09Y0.06O1.925粉末按1∶1的质量比在玛瑙研钵内研磨混合均匀，然后加入溶有10％(质量百分含量)乙基纤维素的松油醇混和溶液作为有机溶剂，该有机溶剂的加入量是LSFC粉末和GYDC粉末总质量的40％。调节浆料的粘度至能够进行丝网印刷。用丝网印刷法在阳极-电解质双层结构中致密电解质层的表面制备一层LSFC-GYDC复合阴极后，将三合一结构在1200℃下焙烧4小时，烧结成型。控制LSFC-GYDC复合阴极厚度在30微米。得到阳极-电解质-阴极组件。将阳极-电解质-阴极组件组件密封于刚玉管的一端。将Pt网用弹簧压紧装置固定在阴极和阳极上用于电流收集。在阳极于H2气氛下被充分还原后，使用CHI660B电化学工作站(上海辰华仪器公司)进行单体电池的电化学测量，阳极以200ml/分通入H2，阴极以300ml/分通入空气。测量结果表明单体电池在500℃、600℃、700℃温度下的开路电压分别为1.02V、0.93V、0.85V，最大输出功率密度分别为0.35W/cm2、0.61W/cm2、0.93W/cm2。
Claims (10)
1、一种中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件，由阳极、阴极及两极之间的电解质组成，所述阳极主要由NiO和GYDC制成，所述阴极主要由LSFC和GYDC制成，所述电解质主要由GYDC制成；
所述GYDC是符合Ce1-xGdx-yYyO2-0.5x化学计量比的氧化铈、氧化钆和氧化钇的复合氧化物；其中，0.1≤x≤0.2，0＜y＜x；
所述LSFC是符合La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3化学计量比的氧化镧、氧化锶、氧化钴和氧化铁的复合氧化物。
2、根据权利要求1所述的阳极-电解质-阴极组件，其特征在于：所述x＝0.2、y＝0.15；x＝0.2、y＝0.1；x＝0.2、y＝0.05；x＝0.1、y＝0.05；x＝0.15、y＝0.07；或x＝0.15、y＝0.06。
3、根据权利要求1所述的阳极-电解质-阴极组件，其特征在于：所述GYDC按照包括以下步骤的方法制备：
(1)将硝酸铈、硝酸钆和硝酸钇按照1-x∶x-y∶y的摩尔比溶解于水中，配成金属离子混合溶液，其中，0.1≤x≤0.2，0＜y＜x；然后向所述金属离子混合溶液中加入甘氨酸，使甘氨酸与硝酸根离子的摩尔比为0.2-0.7∶1；
(2)将步骤(1)得到的溶液的pH值调至6-9，蒸发除去水分得到干凝胶；
(3)使步骤(2)获得的干凝胶自蔓延燃烧，得到粉末；
(4)将步骤(3)获得的粉末在500-800℃空气中进行热处理，得到钆、钇复合掺杂氧化铈电解质。
4、根据权利要求3所述的阳极-电解质-阴极组件，其特征在于：所述步骤(1)中用于溶解硝酸铈、硝酸钆和硝酸钇的水为去离子水；步骤(4)中的热处理时间为1-2h；所述步骤(2)中的蒸发温度为70-100℃，优选为70-80℃。
5、根据权利要求3所述的阳极-电解质-阴极组件，其特征在于：所述电解质的厚度为8-20微米；所述阳极的厚度为300-600微米，孔隙率为10-30％；所述阴极的厚度为20-40微米。
6、根据权利要求1至5中任一权利要求所述的阳极-电解质-阴极组件，其特征在于：所述阳极-电解质-阴极组件按照包括下述步骤的方法制备：
(1)在粒径为20nm-60nm的GYDC粉末中加入有机溶剂、增塑剂、分散剂和粘结剂，进行球磨混合，得到均匀的浆料；所述增塑剂的用量为所述GYDC粉末质量的1-5％，所述分散剂的用量为所述GYDC粉末质量的0.5-2％，所述粘结剂的用量为所述GYDC粉末质量的8-20％；
(2)将步骤(1)得到的浆料过50-200目筛、脱泡，用流延机流延成型得到电解质薄膜生坯，排除溶剂；
(3)在粒径为200nm-800nm的NiO粉末和粒径为20nm-60nm的GYDC粉末中加入造孔剂和有机溶剂，分散均匀后，再加入增塑剂、分散剂和粘结剂，进行球磨混合，得到均匀的浆料；所述NiO粉末的用量为所述GYDC粉末质量的100-150％，所述造孔剂的用量为所述NiO粉末和GYDC粉末总质量的8-30％，所述增塑剂的用量为所述NiO粉末和GYDC粉末总质量的1-6％；所述分散剂的用量为所述NiO粉末和GYDC粉末总质量的0.5-2％；所述粘结剂的用量为所述NiO粉末和GYDC粉末总质量的8-20％；
(4)将步骤(3)得到均匀的浆料过50-200目筛、脱泡，用流延机在所述步骤(2)的电解质薄膜生坯上流延成型，得到阳极-电解质双层结构生坯；
(5)将制备出的阳极-电解质双层结构生坯干燥后，在200-600℃下焙烧2-8小时，烧除有机物，在1100-1400℃下焙烧6-20小时，烧结成型，制得阳极-电解质双层结构；
(6)用丝网印刷法在所述阳极-电解质双层结构中电解质层的表面制备厚度为20-40微米的LSFC-GYDC复合阴极，在1000-1200℃下焙烧2-4小时，烧结成型，得到阳极-电解质-阴极组件；所述LSFC-GYDC复合阴极中，所述LSFC的质量百分含量是50-80％，所述GYDC的质量百分含量是20-50％。
7、根据权利要求6所述的阳极-电解质-阴极组件，其特征在于：所述造孔剂为石墨、活性碳、淀粉和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或其任意组合；所使用的有机溶剂为乙醇和酮；所使用的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或聚乙二醇中的一种或其任意组合；所使用的分散剂为鱼油或蓖麻油或三油酸甘油脂；所使用的粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛或聚乙烯醇或聚甲基丙烯树脂。
8、一种制备权利要求1至7中任一所述的中温固体氧化物燃料电池的阳极-电解质-阴极组件的方法，包括下述步骤：
(1)在粒径为20nm-60nm的GYDC粉末中加入有机溶剂、增塑剂、分散剂和粘结剂，进行球磨混合，得到均匀的浆料；所述增塑剂的用量为所述GYDC质量的1-5％，所述分散剂的用量为所述GYDC质量的0.5-2％，所述粘结剂的用量为所述GYDC质量的8-20％；
(2)将步骤(1)得到的浆料过50-200目筛，用流延机流延成型得到电解质薄膜生坯，在室温下排除溶剂；
(3)在粒径为200nm-800nm的NiO粉末和粒径为20nm-60nm的GYDC粉末中加入造孔剂和有机溶剂，分散均匀后，再加入增塑剂、分散剂和粘结剂，进行球磨混合，得到均匀的浆料；所述NiO粉末的用量为所述GYDC粉末质量的100-150％，所述造孔剂的用量为所述NiO粉末和GYDC粉末总质量的8-30％，所述增塑剂的用量为所述NiO粉末和GYDC粉末总质量的1-6％；所述分散剂的用量为所述NiO粉末和GYDC粉末总质量的0.5-2％；所述粘结剂的用量为所述NiO粉末和GYDC粉末总质量的8-20％；
(4)将步骤(3)得到均匀的浆料过50-200目筛、真空脱泡，用流延机在所述步骤(2)的电解质薄膜生坯上流延成型，得到阳极-电解质双层结构生坯；
(5)将制备出的阳极-电解质双层结构生坯干燥后，在200-600℃下焙烧2-8小时，烧除有机物，在1100-1400℃下焙烧6-20小时，烧结成型，制得阳极-电解质双层结构；
(6)用丝网印刷法在所述阳极-电解质双层结构中电解质层的表面制备厚度为20-40微米的LSFC-GYDC复合阴极，在1000-1200℃下焙烧2-4小时，烧结成型，得到阳极-电解质-阴极组件；所述LSFC-GYDC复合阴极中，所述LSFC的质量百分含量是50-80％，所述GYDC的质量百分含量是20-50％；
所述GYDC是符合Ce1-xGdx-yYyO2-0.5x化学计量比的氧化铈、氧化钆和氧化钇的复合氧化物；其中，0.1≤x≤0.2，0＜y＜x；
所述LSFC是符合La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3化学计量比的氧化镧、氧化锶、氧化钴和氧化铁的复合氧化物。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述x＝0.2、y＝0.15；x＝0.2、y＝0.1；x＝0.2、y＝0.05；x＝0.1、y＝0.05；x＝0.15、y＝0.07；或x＝0.15、y＝0.06。
10、根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：所述GYDC按照包括以下步骤的方法制备：
(1)将硝酸铈、硝酸钆和硝酸钇按照1-x∶x-y∶y的摩尔比溶解于水中，配成金属离子混合溶液，其中，0.1≤x≤0.2，0＜y＜x；然后向所述金属离子混合溶液中加入甘氨酸，使甘氨酸与硝酸根离子的摩尔比为0.2-0.7∶1；
(2)将步骤(1)得到的溶液的pH值调至6-9，蒸发除去水分得到干凝胶；
(3)使步骤(2)获得的干凝胶自蔓延燃烧，得到粉末；
(4)将步骤(3)获得的粉末在500-800℃空气中进行热处理，得到钆、钇复合掺杂氧化铈电解质。
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