CN103219525B - 低温固体氧化物燃料电池及其制备方法 - Google Patents

低温固体氧化物燃料电池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及低温固体氧化物燃料电池及其制备方法，提供了一种低温固体氧化物燃料电池，它包括以下结构：沉积于多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜孔内壁的阳极薄膜，沉积于多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgXO3-δ复合膜孔内壁的阴极薄膜，以及位于所述阳极薄膜与阴极薄膜之间的致密钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ电解质薄膜，式中，0≤x≤0.2，0≤y≤0.2，0≤δ≤0.2；其中，所述钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜由多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ衬底、致密钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ电解质薄膜、以及多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ薄膜构成。还提供了一种制备低温固体氧化物燃料电池的方法。

Description

低温固体氧化物燃料电池及其制备方法
技术领域
本发明属于固体电化学和燃料电池领域，涉及一种新型低温固体氧化物燃料电池(SOFC)，包括管型和平板型SOFC。本发明还涉及该新型低温固体氧化物燃料电池的制备方法。
背景技术
固体氧化物燃料电池(SOFC)以氢气、天然气、城市煤气、液化气、生物质气化气等为燃料，将燃料化学能直接转化为电能。由于SOFC具有燃料丰富、清洁高效、可热电联供等特点，可广泛应用于大型电站、分布式电站、家庭热电联供等，被认为是未来电站的变革性技术。普通SOFC采用氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为电解质隔膜，工作温度大多高于700℃，而新型低温SOFC则大多在400-600℃温度区间运行，在低成本、长寿命、快速启动和冷热循环稳定性等方面具有显著优势，更适合商业化和大规模应用。
新型钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ(LSGM)在高温氧化和还原气氛中化学稳定性很好，在很宽的氧分压范围内(10-22～1atm)都以离子电导为主，600℃时的氧离子电导率可达0.03S/cm，是一种很有应用前景的低温固体电解质材料。然而，LSGM与目前普遍采用的SOFC电极材料相容性较差，在电池高温制备或者高温运行时，LSGM电解质与相邻阴阳极之间存在着严重的界面扩散和化学反应，在电极-电解质界面生成导电性较差的第三相，或者在电解质内引入电子导电性，从而影响电池的电化学功率输出和长期稳定性。
He等在(T.He，Q.He，L.Pei，Y.Ji和J.Liu，“在Ni/YSZ阳极载体上制造的掺杂镓酸镧的膜固体氧化物燃料电池”(Doped lanthanum gallate film solidoxide fuel cells fabricated on a Ni/YSZ anode support)，J.Am.Ceram Soc.89(8)(2006)2664-2667)中以传统NiO-YSZ阳极为支撑体，采用悬浮液喷涂和高温共烧技术制备了15微米厚的LSGM致密电解质薄膜，然而高温下La原子和Ni原子在阳极-电解质界面相互扩散，并在界面附近形成LaSrGa3O7绝缘层和NiO富集层，而阳极内则生成La2Zr2O7绝缘相，电池电学性能较差，800℃时开路电压仅0.63V，最大输出功率只有0.48W/cm2。Yan等在(J.W.Yan，Z.G.Lu，Y.Jiang，Y.L.Dong，C.Y.Yu和W.Z.Li，“掺杂镓酸镧的电解质薄膜固体氧化物燃料电池的制造和测试”(Fabrication and testing of a doped lanthanum gallate electrolyte thin-filmsolid oxide fuel cell)，Journal of The Electrochemical Society 149(9)(2002)A1132-A1135)中利用传统陶瓷工艺制备了多孔YSZ支撑的LSGM薄膜，并采用液相渗透的方法在多孔YSZ内低温沉积NiO，进而避免NiO与LSGM在高温下的化学反应，800℃时开路电压提高到0.95V，最大输出功率可达0.85W/cm2。Bi、Lin和Guo等在(Z.Bi，B.Yi，Z.Wang，Y.Dong，H.Wu，Y.She和M.Cheng，“具有LDC-LSGM双层电解质的高性能阳极负载的SOFC”(A high-performanceanode-supported SOFC with LDC-LSGM bilayer electrolytes)，Electrochemicaland Solid-State Letters 7(5)(2004)A105-A107；Y.Lin和S.A.Barnett，“具有薄La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ电解质的阳极负载的SOFC的共焙烧”(Co-Firing ofanode-supported SOFCs with thin La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δelectrolytes)，Electrochemical and Solid-State Letters 9(6)(2006)A285-A288；W.Guo，J.Liu和Y.Zhang，“具有锶和镁掺杂的镓酸镧薄电解质的阳极负载的固体氧化物燃料电池的电稳定性”(Electrical and stability performance of anode-supportedsolid oxide fuel cells with strontium-and magnesium-doped lanthanum gallate thinelectrolyte)，Electrochimica Acta 53(2008)4420-4427)中利用高温共烧技术在电极层与电解质层之间引入10微米厚的致密La0.4Ce0.6O2-δ(LDC)阻隔层，单电池750℃时最大输出功率提高至1.1W/cm2。不过，由于LDC的电阻率较高(约为60Ω·cm)，电池欧姆电阻较大，中低温电化学性能仍偏低。克服金属原子界面扩散和化学反应问题的另一策略是利用物理和化学气相镀膜技术沉积电解质薄膜，Ishihara等在(J.W.Yan，H.Matsumoto，M.Enoki和T.Ishihara，“使用La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ/Ce0.8Sm0.2O2-δ复合膜的高功率SOFC”(High-powerSOFC using La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ/Ce0.8Sm0.2O2-δcomposite film)，Electrochemical and Solid-State Letters 8(8)(2005)A389-A391；J.Yan，H.Matsumoto，T.Akbay，T.Yamada和T.Ishihara，“通过脉冲激光烧蚀法制备LaGaO3基钙钛矿氧化物膜及其作为固体氧化物燃料电池电解质的应用”(Preparation of LaGaO3-based perovskite oxide film by a pulsed-laser ablationmethod and application as a solid oxide fuel cell electrolyte)，Journal of PowerSources 157(2006)714-719；T.Ishihara，J.Yan，M.Shinagawa和H.Matsumoto，“Ni-Fe双金属阳极作为活性阳极用于使用LaGaO3基电解质膜的中温SOFC”(Ni-Fe bimetallic anode as an active anode for intermediate temperature SOFCusing LaGaO3 based electrolyte film)，Electrochimica Acta 52(2006)1645-1650)中以阳极为衬底，采用脉冲激光薄膜沉积技术制备了5微米厚LSGM电解质膜，600℃下电池可以获得1.9W/cm2的最大功率输出，但是这些镀膜技术需要特殊的设备和高真空，镀膜速度慢，生产成本高，不利于大规模工业化。
迄今为止，本领域尚未开发出一种在400-600℃的低温区间具有很高的功率输出，电催化剂的氧化-还原循环和电池的冷热循环性能优异，电池制备工艺简单、成本低廉，并且不需要引入阻隔层来抑制LSGM电解质与相邻阴阳极之间的界面扩散和化学反应的低温固体氧化物燃料电池。
发明内容
本发明提供了一种新颖的低温固体氧化物燃料电池及其制备方法，从而解决了现有技术中存在的问题。
一方面，本发明提供了一种低温固体氧化物燃料电池，它包括以下结构：
沉积于多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜孔内壁的阳极薄膜，沉积于多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜孔内壁的阴极薄膜，以及位于所述阳极薄膜与阴极薄膜之间的致密钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ电解质薄膜，式中，0≤x≤0.2，0≤y≤0.2，0≤δ≤0.2。
其中，所述钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜由多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ衬底、致密钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ电解质薄膜、以及多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ薄膜构成。
在一个优选的实施方式中，所述致密钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ电解质薄膜的厚度为1-100微米。
在另一个优选的实施方式中，所述多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜的厚度为1-1000微米。
在另一个优选的实施方式中，所述多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜的孔隙率为10％-90％。
在另一个优选的实施方式中，所述多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜具有微米尺度孔结构，平均孔径在1-100微米之间。
在另一个优选的实施方式中，所述阳极薄膜为致密或多孔结构，所述阳极薄膜的厚度在1纳米-1微米之间，颗粒平均粒径为1-500纳米。
在另一个优选的实施方式中，所述阳极薄膜在所述低温固体氧化物燃料电池的体积分数为0.1％-99％。
在另一个优选的实施方式中，所述阴极薄膜为致密或多孔结构，所述阴极薄膜的厚度在1纳米-1微米之间，颗粒平均粒径为1-500纳米。
在另一个优选的实施方式中，所述阴极薄膜在所述低温固体氧化物燃料电池的体积分数为0.1％-99％。
在另一个优选的实施方式中，所述阳极薄膜的材料是：选自Ni、Cu、Co、Fe、Ag、Au、Pt、Ru和Pd的金属，选自La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ、La1-xSrxTiO3-δ、Sr2Mg1-xMnxMoO6-δ和Sr2Fe1-xMoO6-δ的导电氧化物，或者上述材料构成的复合物。
在另一个优选的实施方式中，所述阴极薄膜的材料是：选自Ag、Au、Pt、Ru和Pd的贵金属，选自La1-xSrxMnO3-δ、Sm0.5Sr0.5CoO3-δ、La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ、Ba1-xSrxCo1-yFeyO3-δ、Co3O4、LaNi2O4、GdBaCo2O5+δ、SmBaCo2O5+δ的导电氧化物，或者上述材料构成的复合物。
另一方面，本发明提供了一种制备低温固体氧化物燃料电池的方法，该方法包括：
利用流延成型构建由多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ衬底、致密钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ电解质薄膜、以及多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ薄膜构成的钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜；以及
利用溶液浸渍和400-1200℃的低温煅烧在多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜孔内壁沉积阳极薄膜和阴极薄膜，形成以下结构的低温固体氧化物燃料电池：沉积于多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜孔内壁的阳极薄膜，沉积于多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜孔内壁的阴极薄膜，以及位于所述阳极薄膜与阴极薄膜之间的致密钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ电解质薄膜，式中，0≤x≤0.2，0≤y≤0.2，0≤δ≤0.2。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的LSGM复合膜的微观形貌和结构的SEM照片。
图2是根据本发明的一个实施方式的低温固体氧化物燃料电池的微观形貌和结构的SEM照片。
图3是根据本发明的一个实施方式的低温固体氧化物燃料电池的阳极薄膜的高倍率SEM照片。
图4是根据本发明的一个实施方式的低温固体氧化物燃料电池的阴极薄膜的高倍率SEM照片。
图5是根据本发明的一个实施方式的低温固体氧化物燃料电池在不同温度下的放电性能曲线。
具体实施方式
本发明的发明人在经过了广泛而深入的研究之后发现，首先利用流延成型构建复合陶瓷膜，即多孔LSGM|致密LSGM|多孔LSGM骨架结构；再利用溶液浸渍和低温煅烧在多孔LSGM的孔内壁沉积阴极薄膜和阳极薄膜，从而制得在400-600℃的低温区间具有很高的功率输出，电催化剂的氧化-还原循环和电池的冷热循环性能优异，电池制备工艺简单、成本低廉(降低了SOFC电池堆的成本，促进了低温SOFC实用化进程)，并且不需要引入阻隔层来抑制LSGM电解质与相邻阴阳极之间的界面扩散和化学反应的低温固体氧化物燃料电池。基于上述发现，本发明得以完成。
在本发明的第一方面，提供了一种新型低温LSGM薄膜电解质燃料电池，其结构如下：沉积于多孔LSGM复合膜孔内壁的阳极薄膜致密LSGM电解质薄膜沉积于多孔LSGM复合膜孔内壁的阴极薄膜。
在本发明中，所述多孔LSGM复合膜由多孔LSGM衬底、致密LSGM电解质薄膜、多孔LSGM薄膜构成。
在本发明中，致密LSGM电解质薄膜的厚度为1-100微米；多孔LSGM复合膜的厚度为1-1000微米，孔隙率为10-90％，并具有微米尺度孔结构，平均孔径在1-100微米之间；阳极薄膜和阴极薄膜可以是多孔结构，也可以是致密结构，其厚度在1纳米-1微米之间，其颗粒平均粒径一般在1-500纳米之间，其在多孔层内的体积分数为0.1-99％。
在本发明中，所述阳极薄膜材料可以是金属Ni、Cu、Co、Fe、Ag、Au、Pt、Ru、Pd等，或者可以是在还原性气氛下稳定的氧化物如La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ(LSCM)、La1-xSrxTiO3-δ(LST)、Sr2Mg1-xMnxMoO6-δ(SMMO)、Sr2Fe1-xMoxO6-δ(SFMO)等，或者可以是上述各类材料构成的复合物。
在本发明中，所述阴极薄膜材料可以是贵金属如Ag、Au、Pt、Ru、Pd等，或者可以是导电氧化物如La1-xSrxMnO3-δ(LSM)、Sm0.5Sr0.5CoO3-δ(SSC)、La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ(LSCF)、Ba1-xSrxCo1-yFeyO3-δ(BSCF)、Co3O4、LaNi2O4、GdBaCo2O5+δ、SmBaCo2O5+δ等，或者可以是上述各类材料构成的复合物。
在本发明的第二方面，提供了一种新型低温LSGM薄膜电解质燃料电池的制备方法，该方法包括：首先采用传统陶瓷成型工艺(如流延、挤压、涂覆等)和高温共烧结技术开发LSGM复合膜，即多孔LSGM|致密LSGM|多孔LSGM；其次，利用化学液相浸渍镀膜技术将阴极薄膜和阳极薄膜分别沉积于两侧的多孔LSGM的孔内壁，从而形成具有纳米和微米双尺度结构的多孔复合电极及单体电池。
在本发明中，新型低温LSGM薄膜电解质燃料电池的制备方法具体包括以下步骤：
(i)将LSGM粉体与有机溶剂混合并加入分散剂、粘结剂、增塑剂配制成浆料；在球磨机中混合球磨；将配好的浆料进行抽真空处理，去除浆料中的空气；经流延成型得到LSGM电解质薄膜生坯；
(ii)将LSGM粉体、造孔剂(如石墨和淀粉等)与有机溶剂混合并加入分散剂、粘结剂、增塑剂配制成浆料；在球磨机中混合球磨；将配好的浆料进行抽真空处理，去除浆料中的空气；经流延成型得到多孔LSGM衬底生坯；
(iii)将LSGM电解质薄膜生坯和多孔LSGM衬底生坯叠层后经热压得到复合陶瓷膜(多孔LSGM衬底|致密LSGM电解质|多孔LSGM衬底)生坯；
(iv)复合陶瓷膜生坯经1400-1600℃高温烧结得到复合陶瓷膜(多孔LSGM衬底|致密LSGM电解质|多孔LSGM衬底)；
(v)阴极的前驱体溶液在毛细管力驱动下，渗入一侧的多孔LSGM衬底内，400-1200℃(优选500-850℃)煅烧后得到具有纳米结构的多孔阴极层，此浸渍-煅烧过程可重复多次直到达到最佳的浸渍量为止；
(vi)阳极的前驱体溶液在毛细管力驱动下，渗入另一侧的多孔LSGM衬底内，400-1200℃(优选500-850℃)煅烧后得到具有纳米结构的多孔阳极层，此浸渍-煅烧过程可重复多次直到达到最佳的浸渍量为止。
本发明的主要优点在于：
1)工艺简单，易于工业放大，成本低廉。通过传统陶瓷工艺和液相镀膜技术实现纳微结构低温SOFC的低成本制备。
2)电池抗热震性能和热循环性能优异。尽管纳米电催化薄膜材料本身具有比LSGM更大的热膨胀系数，但是电催化薄膜在多孔LSGM衬底的孔骨架间隙内生成，复合电极的热膨胀系数主要由LSGM决定，因此，电解质层和多孔电极层之间具有优异的热膨胀匹配性。
3)电池的氧化-还原可逆性强。纳米电催化薄膜和氧离子导体相在结构上相对独立，薄膜在氧化-还原过程中的体积变化不会影响多孔LSGM骨架的结构完整性。
4)电池输出功率高。纳米电催化薄膜具有优异催化性质，界面极化小。
5)电池稳定可靠、寿命长。低温下运行，衰竭速率大幅度下降，输出的稳定性和可靠性增强。
实施例
下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。
实施例1：LSGM复合膜的制备
1、致密LSGM电解质膜片的流延制备
将LSGM粉体(La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85，40克)、溶剂(乙醇(EtOH)和丁酮(MEK)，各50克)、分散剂(三乙醇胺(TEA)，2.5克)混合球磨24小时，然后加入粘结剂(聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，2.5克)、塑化剂(邻苯二甲酸二丁酯(DOP)和聚乙二醇(PEG)，各0.9克)继续球磨24小时。浆料过滤后真空脱泡15分钟，再按需要的厚度(30-75微米)进行流延，得到致密LSGM电解质膜片生坯。
2、多孔LSGM衬底膜的流延成型制备
将LSGM粉体(La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85，40克)、造孔剂(石墨，20克)、溶剂(乙醇(EtOH)和丁酮(MEK)，各75克)、分散剂(三乙醇胺(TEA)，4克)混合球磨24小时，然后加入粘结剂(聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，4.5克)、塑化剂(邻苯二甲酸二丁酯(DOP)和聚乙二醇(PEG)，各1.5克)继续球磨24小时。浆料过滤后真空脱泡15分钟，再按需要的厚度(300微米)进行流延，得到多孔LSGM衬底膜生坯。
3、半电池的叠层、热压和共烧结制备
将4片75-90微米厚的多孔LSGM膜片、1片10-20微米厚的LSGM电解质膜片以及4片75-90微米厚的多孔LSGM膜片依次叠加在一起，热压后切割成直径为22毫米的圆片，再在1300-1500℃烧结，得到LSGM复合膜，其微观形貌和结构如图1所示。LSGM致密电解质厚度约为15μm，多孔LSGM的平均孔径为3微米，孔隙率约55％。
实施例2：平板型纳微结构低温SOFC的制备
按照实施例1制备的LSGM复合膜，再进行阴极薄膜和阳机薄膜的化学液相浸渍沉积。
1、阴极薄膜的化学液相浸渍沉积
a)前驱体溶液制备
选择氧离子电子混合导体Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)作为阴极薄膜材料。起始原料为Sm(NO3)3、Sr(NO3)2、Co(NO3)3，硝酸盐按照SSC的化学计量比溶于去离子水，搅拌1小时后获得均一、稳定、流变适宜的前驱体溶液。
b)SSC在多孔LSGM衬底内的化学液相浸渍沉积
将SSC的前驱体溶液引置于多孔衬底表面，在润湿动力的驱动下，溶液流入多孔衬底内，干燥后在500-1200℃下热处理4小时，从而获得钙钛矿结构的纯SSC相。浸渗-煅烧过程重复多次，直至SSC在多孔LSGM内的质量含量达到30％。
2、阳极活性材料的湿化学浸渗沉积制备
a)前驱体溶液制备
选择氧化镍NiO作为阳极薄膜材料。起始原料为Ni(NO3)2，硝酸镍溶于去离子水，搅拌1小时后获得均一、稳定、流变适宜的前驱体溶液。
b)NiO在多孔LSGM衬底内的化学液相浸渍沉积
将硝酸镍溶液置于多孔衬底表面，在润湿动力的驱动下，溶液流入多孔衬底内，干燥后在450-1200℃下热处理30分钟，硝酸镍热分解生成氧化镍，浸渗-煅烧过程重复多次，直至NiO在多孔LSGM内的质量含量达到30％。
纳微结构LSGM薄膜电解质电池的微观形貌和结构如图2所示，电极薄膜如Ni阳极和SSC-SDC(SSC＝Sm0.5Sr0.5CoO3，SDC＝Sm0.2Ce0.8O1.9)阴极均匀分布在LSGM衬底的孔内壁，并形成连续网络结构。图3和图4分别是Ni阳极薄膜和SSC-SDC阴极薄膜的高倍率电镜照片，两类薄膜均具有纳米多孔结构，厚度约为100纳米，颗粒直径约为60纳米。这种纳米多孔薄膜可以极大地提高电催化活性点的体积密度，提升电极的催化活性，降低电极界面极化电阻。
实施例3：单电池性能测试
按照实施例1和2制备的平板型单电池，其发电性能测试的实验条件为：97％H2-3％H2O为燃料，流量为100ml/min，环境空气为氧化剂。实验结果如图5所示：电池开路电压在1.101V到1.114V之间，600、550、500和450℃下电池最大输出功率分别可以达到1.33、1.06、0.81和0.39W/cm2。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (12)

1.一种低温固体氧化物燃料电池，它包括以下结构：
沉积于多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜孔内壁的阳极薄膜，沉积于多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜孔内壁的阴极薄膜，以及位于所述阳极薄膜与阴极薄膜之间的致密钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ电解质薄膜，式中，0≤x≤0.2，0≤y≤0.2，0≤δ≤0.2,
其中，所述钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜由多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ衬底、致密钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ电解质薄膜、以及多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ薄膜构成。
2.如权利要求1所述的低温固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述致密钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ电解质薄膜的厚度为1-100微米。
3.如权利要求1所述的低温固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜的厚度为1-1000微米。
4.如权利要求1所述的低温固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜的孔隙率为10％-90％。
5.如权利要求1所述的低温固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜具有微米尺度孔结构，平均孔径在1-100微米之间。
6.如权利要求1所述的低温固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述阳极薄膜为致密或多孔结构，所述阳极薄膜的厚度在1纳米-1微米之间，颗粒平均粒径为1-500纳米。
7.如权利要求1所述的低温固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述阳极薄膜在所述低温固体氧化物燃料电池的体积分数为0.1％-99％。
8.如权利要求1所述的低温固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述阴极薄膜为致密或多孔结构，所述阴极薄膜的厚度在1纳米-1微米之间，颗粒平均粒径为1-500纳米。
9.如权利要求1所述的低温固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述阴极薄 膜在所述低温固体氧化物燃料电池的体积分数为0.1％-99％。
10.如权利要求1所述的低温固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述阳极薄膜的材料是：选自Ni、Cu、Co、Fe、Ag、Au、Pt、Ru和Pd的金属，选自La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ、La1-xSrxTiO3-δ、Sr2Mg1-xMnxMoO6-δ和Sr2Fe1-xMoO6-δ的导电氧化物，或者上述材料构成的复合物。
11.如权利要求1所述的低温固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述阴极薄膜的材料是：选自Ag、Au、Pt、Ru和Pd的贵金属，选自La1-xSrxMnO3-δ、Sm0.5Sr0.5CoO3-δ、La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ、Ba1-xSrxCo1-yFeyO3-δ、Co3O4、LaNi2O4、GdBaCo2O5+δ、SmBaCo2O5+δ的导电氧化物，或者上述材料构成的复合物。
12.一种制备低温固体氧化物燃料电池的方法，该方法包括：
利用流延成型构建由多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ衬底、致密钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ电解质薄膜、以及多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ薄膜构成的钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜；以及
利用溶液浸渍和400-1200℃的低温煅烧在多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜孔内壁沉积阳极薄膜和阴极薄膜，形成以下结构的低温固体氧化物燃料电池：沉积于多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜孔内壁的阳极薄膜，沉积于多孔钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ复合膜孔内壁的阴极薄膜，以及位于所述阳极薄膜与阴极薄膜之间的致密钙钛矿结构氧化物陶瓷La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ电解质薄膜，式中，0≤x≤0.2，0≤y≤0.2，0≤δ≤0.2。
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