CN104779409A - 一种固体氧化物燃料电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固体氧化物燃料电池及其制备方法，该电池为在以钙钛矿型氧化物为阳极材料的多孔阳极支撑体上依次沉积多孔阳极功能层、致密电解质层和多孔阴极功能层，经还原处理后在多孔阴极功能层上沉积多孔阴极层，其中多孔钙钛矿阳极支撑体、多孔阳极功能层内沉积有纳米掺杂氧化铈，多孔阴极功能层内依次沉积有纳米掺杂氧化铈和纳米阴极材料。本发明所制备的固体氧化物燃料电池长期结构稳定，可经受多次氧化-还原循环，抗积碳，并具有耐硫性能。
Description
技术领域
本发明涉及固体氧化物燃料电池技术领域,具体涉及一种固体氧化物燃料电池及其制备方法。
背景技术
固体氧化物燃料电池(英文为Solid Oxide Fuel Cell，缩写为SOFC)是一种通过电化学反应将燃料中的化学能直接转变成电能的全固态发电器件，是新型高效清洁的能源转化装置。SOFC具有许多优点，例如：不需用贵金属作电极；燃料的广泛适用性，即氢气、一氧化碳和碳氢化合物都可作为燃料；具有较高的能转化效率；快速电极反应；仅是气固两相系统，消除了液体电解质所产生的腐蚀问题；排放出的优质废气可以与气轮机联合循环，或热电联供。SOFC具有广泛的应用领域，其主要应用包括分布式电站、家庭电站、车辆辅助电源、不间断电源和军用电源等。SOFC的开发研究以及商业化，受到了世界上许多国家的普遍重视，国际上普遍看好SOFC的应用前景。SOFC进入商业化发展的主要障碍是电池系统的成本和寿命。平板式固体氧化物燃料电池，尤其是中温固体氧化物燃料电池(500～800℃)，是目前国际上固体氧化物燃料电池研究的前沿和热点，其最突出的优点是在保证高功率密度的同时，可使用廉价的不锈钢等合金作为连接体材料，降低了对密封等其它材料的要求，可采用低成本的陶瓷制备工艺，可望大幅降低固体氧化物燃料电池的制造成本。
目前，NiO-YSZ(YSZ：氧化钇稳定氧化锆)阳极支撑中温固体氧化物燃料电池近年来在国际上应用广泛。当直接使用碳氢化合物为阳极燃料时，NiO-YSZ阳极存在耐硫性低、会积碳等缺点，所以，H2和重整碳氢气体才能作为理想的阳极燃料。但是，气体重整增加了SOFC发电系统的复杂性，降低了发电效率，从而导致成本提高。另外，NiO-YSZ在高温下长期运行会发生氧化还原稳定性差、Ni颗粒烧结团聚等问题。因此，寻找研发出单相氧化物材料来取代NiO-YSZ作为阳极支撑中温固体氧化物燃料电池的阳极材料，使其具备NiO-YSZ的优点，同时能减少积碳、克服镍烧结以及硫中毒等问题是迫切且必要的。
近年来，含过渡金属的钙钛矿型氧化物ABO3得到特别关注，它们含有的3种不同类型的离子构成了多样并且具有潜在用途的缺陷化学，其中SrTiO3是典型代表。SrTiO3材料在宽泛的氧分压和温度范围内具有良好的化学和机械稳定性，显示出较大幅度的缺陷化学并且通过掺杂能够控制和调节缺陷浓度及其缺陷化学。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号CN 101964422A、名称为“钙钛矿型固体氧化物燃料电池阳极材料”的专利申请，介绍了由钙钛矿结构(ABO3)氧化物进行A、B位掺杂的一系列材料，该新型材料具有良好的结构稳定性、电性能、催化性能和抗积碳能力，适用于氧化甲烷等碳氢化合物燃料，但是所需原料种类过多，制备成本提高且制备过程容易出错。另外，中国专利号公开号CN 102731090A、名称为“一种直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池阳极材料及其制备方法”的专利，介绍了La、Cr共掺杂钛酸锶阳极材料，其具有离子电导率高，与电解质YSZ具有良好的化学相容性，可以用于直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池提高电池工作性能。所以经综合考虑，所需原料种类较少且还原气氛下导电性较好，本发明选用A位掺杂A位缺陷的钙钛矿型钛酸锶作为阳极材料。
阳极支撑固体氧化物燃料电池的单电池制备工艺包括流延法、注浆成型法、等离子喷涂、湿法喷涂、丝网印刷、气相沉积、喷雾热解、溶胶-凝胶法、电泳沉积法、浸渍法、高温烧结等。中国专利公开号CN 101399352A、名称为“一种高强度超薄阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法”的专利，介绍了采用流延法制备阳极支撑体生坯，使用空气直接喷涂法将活性阳极浆料和电解质浆料喷涂到阳极支撑体生坯上，通过高温焙烧得到半电池，最后通过空气喷涂法将阴极浆料喷涂在半电池上，经过高温焙烧制得单电池。但是其阳极材料为NiO+YSZ，相对于钙钛矿型阳极材料，制备工艺较简单。中国专利公开号CN102593480A、名称为“固体氧化物燃料电池掺杂钛酸盐支撑固体电解质多层膜及其制备方法”的专利，介绍了一种固体氧化物燃料电池掺杂钛酸盐支撑固体电解质多层膜及其制备方法，该多层膜为在阳极主电子导电相和结构骨架增强相的厚膜上依次沉积过渡层薄膜和电解质薄膜，所形成的多孔阳极支撑体结构稳定。此外，中国专利公开号CN 102290580A、名称为“固体氧化物燃料电池阳极/电解质双层膜及其制备方法”的专利，介绍了采用流延法制备多孔YSZ阳极结构骨架厚膜生坯，采用丝网印刷法在此厚膜沉积电介质层，在一定温度下共烧结得到多孔YSZ结构骨架/致密电解质双层膜，采用浸渍法在阳极结构骨架内、外表面沉积纳米电催化剂，在较低温度下进行煅烧而制得阳极/电解质双层膜。但是以上2个专利均为固体氧化物燃料电池阳极侧和电解质的烧结工艺，均没有考虑到阴极部分，在制备完整的固体氧化物燃料电池过程中以上工艺都需要进行调整。
因此，为了解决固体氧化物燃料电池中的积碳、镍烧结以及硫中毒等问题，需要对钙钛矿阳极支撑型固体氧化物燃料电池进行更多的研究。
发明内容
本发明的目的在于克服积碳、镍烧结以及硫中毒等问题而提供一种以钙钛矿型钛酸锶氧化物作为阳极的固体氧化物燃料电池，其中，用A位掺杂A位缺陷钙钛矿型钛酸锶氧化物作为阳极材料；还提供一种采用流延法、丝网印刷法和浸渍法相结合的钙钛矿阳极支撑型中温固体氧化物燃料电池的制备方法。
本发明通过下列技术方案实现：
根据本发明的一个方面，提供了一种固体氧化物燃料电池，其中，包括：
以钙钛矿型钛酸锶氧化物为阳极材料的阳极支撑体；
依次沉积在所述阳极支撑体上的阳极功能层、电解质层和阴极功能层；
沉积在所述阴极功能层上的阴极层；
其中，所述阳极支撑体和所述阳极功能层内都沉积有纳米掺杂氧化铈，所述阴极功能层内依次沉积有纳米掺杂氧化铈和纳米阴极材料。
优选的，所述阳极材料是通式为LaxSryTiO3的A位掺杂A位缺陷钙钛矿型钛酸锶氧化物，其中，0<x<1,0<y<1,0<x+y<1。
优选地，所述电解质层中电解质为氧化钇稳定氧化锆，或氧化钪和氧化铈稳定氧化锆。
优选地，所述掺杂氧化铈为钐掺杂氧化铈Ce1-aSmaO2，其中a＝0～0.2或钆掺杂氧化铈Ce1-bGdbO2，其中b＝0～0.2。
优选地，所述阴极层为稀土钙钛矿结构复合氧化物、碱土金属基钙钛矿结构复合氧化物、双钙钛矿结构复合氧化物或K2NiF4型结构复合氧化物。
优选地，所述阳极支撑体和所述阳极功能层总共的厚度为250～1000μm，所述致密电解质层的厚度为5～15μm，所述阴极功能层和所述阴极层的厚度总共为30～60μm。
根据本发明的又一个方面，提供了一种如上所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其中，包括以下步骤：
(a)称取如上所述阳极材料粉体、淀粉成孔剂，再依次加入丁酮和乙醇混合溶剂、磷酸三乙酯分散剂，得到混合物A用行星式球磨机进行第一次球磨；
(b)在经过所述第一次球磨混匀的所述混合物A的浆料中依次加入聚乙烯醇缩丁醛粘结剂以及邻本二甲酸二丁酯和聚乙二醇200塑性剂，得到的混合物B用行星式球磨机进行第二次球磨；
(c)将经过所述第二次球磨混匀的所述混合物B的浆料进行真空除泡处理，进行流延制成所述阳极支撑体生坯，干燥后切割；
(d)将乙基纤维素溶解于松节油透醇中制成乙基纤维素松油醇溶液，用来作为丝网印刷用粘结剂；
(e)将掺杂氧化锆和/或氧化镍和所述阳极材料混合形成混合粉体加入到所述乙基纤维素松油醇溶液中，经研磨得到稳定均一的混合浆料，在丝网印刷机上将配制好的所述混合浆料均匀地沉积在所述阳极支撑体生坯上而形成阳极功能层；
(f)将掺杂氧化锆粉体加入到所述乙基纤维素松油醇溶液中，经研磨得到稳定均一的电解质浆料，在丝网印刷机上将配制好的所述电解质浆料均匀地沉积在所述阳极功能层上而形成电解质层；
(g)将所述步骤(f)制备得到的含有所述阳极支撑体生坯、所述阳极功能层和所述电解质层的支撑体生坯经过排塑烧结处理，得到阳极支撑型固体氧化物燃料电池半电池A；
(h)将掺杂氧化铈粉体加入到所述乙基纤维素松油醇溶液中，经研磨得到稳定均一的所述掺杂氧化铈浆料，在丝网印刷机上将配制好的所述掺杂氧化铈浆料均匀地沉积在所述步骤(g)获得的所述半电池A的所述电解质层上而形成阴极功能层，并进行烧结处理，获得含有与所述电解质层结合良好的所述阴极功能层的半电池B；
(i)将掺杂氧化铈粉体通过浸渍法沉积在所述步骤(h)获得的所述半电池B的所述阳极支撑体、所述阳极功能层和所述阴极功能层骨架内，通过低温烘干处理和高温烧结处理得到阳极含有所述纳米掺杂氧化铈粉体的半电池C，其中所述纳米掺杂氧化铈粉体的含量为5～10毫克/平方厘米；
(j)将所述步骤(i)制备得到的所述半电池C进行还原处理，得到阳极已还原的半电池D；
(k)将阴极粉体通过浸渍法沉积在所述步骤(j)制备得到的所述半电池D的所述阴极功能层骨架内，通过低温烘干处理得到半电池E，其中所述阴极粉体的含量为5～10毫克/平方厘米；
(l)将所述阴极粉体加入到乙基纤维素松油醇溶液中，经研磨得到稳定均一的所述阴极浆料，在丝网印刷机上将配制好的所述阴极浆料均匀地沉积在所述阴极功能层表面上而形成阴极层，经阴极原位烧结成相处理后完成所述固体氧化物燃料电池的制备。
优选地，所述步骤(a)中，所述淀粉成孔剂为所述阳极材料粉体的20～50wt％；所述丁酮和乙醇混合溶剂是指所述丁酮和乙醇按3:2质量比混合而成，其加入量为使所述丁酮和乙醇混合溶剂在所述混合物A中的浓度为40～60wt％；所述磷酸三乙酯分散剂在所述混合物A中的浓度为1～5wt％；所述第一次球磨指以100～400rpm转速球磨6～10小时混匀。
优选地，所述步骤(b)中，所述聚乙烯醇缩丁醛粘结剂在所述混合物B中的浓度为5～20wt％；所述邻本二甲酸二丁酯在所述混合物B中的浓度为2～10wt％；所述聚乙二醇200在所述混合物B中的浓度为2～10wt％；所述第二次球磨指以100～400rpm转速再球磨14～18小时混匀。
优选地，所述步骤(d)中，所述乙基纤维素含量在所述乙基纤维素松油醇溶液中的浓度为1～5wt％。
优选地，所述步骤(e)、(f)所述的掺杂氧化锆为氧化钇稳定氧化锆或氧化钪和氧化铈稳定氧化锆。
优选地，所述步骤(e)又包括：
(e1)将所述掺杂氧化锆或所述氧化镍和所述阳极材料混合形成第一混合粉体加入到所述乙基纤维素松油醇溶液中，经研磨得到稳定均一的第一混合浆料，在丝网印刷机上将配制好的所述第一混合浆料均匀地沉积在所述阳极支撑体生坯上而形成第一层阳极功能层；
(e2)将所述氧化镍和所述掺杂氧化锆混合形成第二混合粉体加入到所述乙基纤维素松油醇溶液中，经研磨得到稳定均一的第二混合浆料，在丝网印刷机上将配制好的所述第二混合浆料均匀地沉积在所述第一层阳极功能层上而形成第二层阳极功能层。
优选地，所述步骤(e)中，所述混合粉体中所述掺杂氧化锆和/或所述氧化镍与所述阳极材料的质量比为60：40～30：70。
优选地，所述步骤(e)中所述混合粉体与所述乙基纤维素松油醇溶液、所述步骤(f)中所述掺杂氧化锆粉体与所述乙基纤维素松油醇溶液、所述步骤(h)中所述掺杂氧化铈粉体与所述乙基纤维素松油醇溶液、所述步骤(l)中所述阴极粉体与所述乙基纤维素松油醇溶液的质量比均为1：1.5～1：4.0；所述步骤(e)、(f)、(h)、(l)中的所述研磨时间为0.5～2小时。
优选地，所述步骤(g)中所述排塑烧结处理是指：在空气中600℃排塑2～4小时，控制升温和降温速率为0.5～2℃/min；然后在空气中1200～1400℃烧结2～6小时，控制升温和降温速率控制为1～5℃/min。
优选地，所述步骤(h)、(i)中所述掺杂氧化铈为钐掺杂氧化铈Ce1-aSmaO2，其中a＝0～0.2；或钆掺杂氧化铈Ce1-bGdbO2，其中b＝0～0.2。
优选地，所述步骤(h)中所述烧结处理是指在空气中1100～1300℃烧结1～2小时，控制升温和降温速率为1～5℃/min。
优选地，所述步骤(i)中所述高温烧结处理是指在空气中700～800℃烧结2～4小时，控制升温和降温速率为1～5℃/min。
优选地，所述步骤(i)、(k)中所述低温烘干处理是指在空气中100～200℃烘干0.5～1小时，控制升温和降温速率为1～5℃/min；所述的多次的次数为2～5次。
优选地，所述步骤(j)中所述还原处理是指在氢气气氛中1000～1200℃煅烧2～4小时，控制升温和降温速率为1～5℃/min。
优选地，所述步骤(k)、(l)中所述阴极为稀土钙钛矿结构复合氧化物、碱土金属基钙钛矿结构复合氧化物、双钙钛矿结构复合氧化物或K2NiF4型结构复合氧化物。
优选地，所述稀土钙钛矿结构复合氧化物的结构式为Ln1-cSrcTMO3-δ,其中，c＝0.1～0.9，0≤δ≤1；Ln为La、Pr、Nd、Sm、Gd中的一种或几种，TM为Mn、Fe、Co、Ni、Cu中的一种或几种。
优选地，所述碱土金属基钙钛矿结构复合氧化物的结构式为Ba1-dSrdTMO3- δ，其中，0≤δ≤1，d＝0.1～0.9，TM为Mn、Fe、Co、Ni、Cu中的一种或几种。
优选地，所述双钙钛矿结构复合氧化物的结构式为LnBaTM2O5+δ，其中，0≤δ≤1，Ln为Y、La、Pr、Nd、Sm、Gd中的一种或几种，TM为Mn、Fe、Co、Ni、Cu中的一种或几种；
优选地，所述K2NiF4型结构复合氧化物的结构式为Ln2-eSreTMO4+δ，其中，0≤δ≤1，e＝0.0～1.0，Ln为La、Pr、Nd、Sm、Gd中的一种或几种，TM为Mn、Fe、Co、Ni、Cu中的一种或几种。
优选地，所述步骤(l)中所述阴极原位烧结成相处理是指所述固体氧化物燃料电池在装配密封后运行使用前，温度为750～850℃的环境下空气中烧结2～4小时，控制升温和降温速率为1～2℃/min。
与现有技术比较，本发明具有的实质性特点和显著进步为：
(1)采用A位掺杂A位缺陷钙钛矿型氧化物钛酸锶作为阳极支撑型固体氧化物燃料单电池的阳极材料，能使阳极具备NiO-YSZ的部分优点，同时能减少积碳、克服镍烧结以及硫中毒等问题。
(2)采用将流延法和丝网印刷法相结合制备阳极支撑型固体氧化物燃料电池单电池，能够容易控制阳极支撑体和各薄膜层的厚度和均匀性，获得的电解质薄膜非常致密，以及容易控制阳极和阴极的孔隙率，实现高的催化性能。
(3)采用浸渍法修饰阳极和阴极，在较低温度下制得纳米电催化剂，可提升催化性能，提高电池性能。
(4)本发明所述的方法制备工艺简单，便于放大和规模化制造。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是按实施例1制备的固体氧化物燃料电池断面的显微结构图；
图2是按实施例1制备的固体氧化物燃料电池阳极表面的显微结构图；
图3是按实施例1制备的固体氧化物燃料电池阴极表面的显微结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1:
(1)将80克自制的La0.2Sr0.7TiO3粉体和20克淀粉加入球磨罐中，再加入按3:2重量比的110克丁酮和乙醇混合溶剂和3克磷酸三乙酯，用行星式球磨机以300rpm转速球磨8小时混匀。上述球磨混匀的浆料中分别再配以15克聚乙烯醇缩丁醛，以及6克邻本二甲酸二丁酯和6克聚乙二醇200，用行星式球磨机以300rpm转速再球磨16小时混匀。将上述最后球磨混匀的浆料进行真空除气处理30分钟，在流延机上进行流延制成钙钛矿La0.2Sr0.7TiO3阳极支撑体生坯，干燥后的阳极支撑体生坯厚度为1000μm。
(2)将乙基纤维素溶解于松油醇中，制成乙基纤维素含量分别为2wt％和3wt％的乙基纤维素松油醇混合溶液，以2wt％混合溶液作为丝网印刷用粘结剂应用于阳极功能层、阴极功能层和阴极层的沉积；以3wt％混合溶液作为丝网印刷用粘结剂应用于电解质层。将1克YSZ和1.5克La0.2Sr0.7TiO3的混合粉体加入到9毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的混合浆料均匀地沉积在阳极支撑体生坯上而形成第一层阳极功能层。将1克YSZ和1.5克NiO的混合粉体加入到9毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的混合浆料均匀地沉积在阳极支撑体生坯上而形成第二层阳极功能层。将4克YSZ粉体加入到6毫升3wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的电解质浆料均匀地沉积在阳极第二层功能层上而形成电解质层。
(3)将上述依次沉积有阳极支撑体生坯、阳极功能层和电解质层的支撑体生坯在空气中600℃排塑2小时，控制升温和降温速率为1℃/min，然后在1300℃烧结4小时，控制升温和降温速率为3℃/min，制备得阳极支撑型固体氧化物燃料电池半电池。
(4)将3克自制的钆掺杂氧化铈(Ce0.8Gd0.2O2，缩写为CGO)粉体加入到9毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的掺杂氧化铈浆料均匀地沉积在步骤(3)制备得到的半电池的电解质表面上而形成阴极功能层，然后在空气中1200℃烧结1小时，控制升温和降温速率为3℃/min，获得与电解质结合良好的阴极功能层。
(5)将硝酸钆和硝酸铈溶于去离子水中配制成相当于含0.1M CGO的混合溶液，在真空中向步骤(4)制备得到的半电池的多孔阳极支撑体、阳极功能层和阴极功能层骨架内浸渍溶液，然后放在150℃烘烤半小时，控制升温和降温速率为3℃/min，重复上述操作多次，再放于750℃煅烧2小时，控制升温和降温速率为3℃/min，使CGO烧结成相并且含量达到5毫克/平方厘米以上。
(6)将步骤(5)制备得到的阳极含有纳米CGO粉体的半电池放于氢气气氛炉中1100℃煅烧2小时进行还原处理，控制升温和降温速率为3℃/min。
(7)将硝酸镧、硝酸锶和硝酸钴溶于去离子水中配制成相当于含0.1MLa0.6Sr0.4CoO3(LSC)的混合溶液，同样在真空中向步骤(6)制备得到的阳极已还原的半电池的阴极功能层骨架内浸渍溶液，然后放在150℃烘烤半小时，控制升温和降温速率为3℃/min，重复上述操作多次，使LSC含量达到5毫克/平方厘米以上。
(8)将3克自制的LSC阴极粉体加入到6毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的阴极浆料均匀地沉积在阴极功能层表面上而形成阴极层，然后装配密封电池后在850℃煅烧2小时进行阴极原位烧结成相处理，控制升温和降温速率为1℃/min，从而完成钙钛矿阳极支撑型中温固体氧化物燃料电池的制备。
由上述制备方法得到的钙钛矿阳极支撑型中温固体氧化物燃料电池，其阳极结构骨架(包括阳极支撑体和阳极功能层)厚度为600μm，电解质厚度为10μm，阴极结构骨架(包括阴极功能层和阴极层)厚度为50μm。测得电池在800℃时的最大功率密度为：120mW/cm2。
如图1所示，本实施例所制备得到的固体氧化物燃料电池的电解质层和两侧的阳极功能层和阴极功能层均结合良好，且电解质层非常致密，电解质层两侧的阳极功能层和阴极功能层均呈多孔结构。
如图2所示，所制备得到的固体氧化物燃料电池的阳极表面呈多孔结构。
如图3所示，所制备得到的固体氧化物燃料电池的阴极表面呈多孔结构。
实施例2
(1)将70克La0.2Sr0.7TiO3粉体和30克淀粉加入球磨罐中，再加入按3:2质量比的110克丁酮和乙醇混合溶剂和3克磷酸三乙酯，用行星式球磨机以300rpm转速球磨8小时混匀。上述球磨混匀的浆料中分别再配以18克聚乙烯醇缩丁醛，以及6克邻本二甲酸二丁酯和6克聚乙二醇200，用行星式球磨机以300rpm转速再球磨16小时混匀。将上述最后球磨混匀的浆料进行真空除气处理30分钟，在流延机上进行流延制成钙钛矿La0.2Sr0.7TiO3阳极支撑体生坯，干燥后的阳极支撑体生坯厚度为1000μm。
(2)按实施例1的步骤(2)进行乙基纤维素松油醇溶液制备、阳极功能层和电解质层沉积。
(3)按实施例1的步骤(3)进行阳极支撑体、阳极功能层和电解质共烧结。
(4)按实施例1的步骤(4)进行阴极功能层沉积和烧结。
(5)按实施例1的步骤(5)进行纳米CGO粉体在阳极支撑体、阳极功能层和阴极功能层骨架内的沉积。
(6)按实施例1的步骤(6)进行阳极含有纳米CGO粉体的半电池的还原处理。
(7)按实施例1的步骤(7)进行纳米LSC粉体在阴极功能层骨架内的沉积。
(8)按实施例1的步骤(8)进行阴极层的沉积和原位烧结成相处理，制备得到钙钛矿阳极支撑型中温固体氧化物燃料电池。
实施例3
(1)按实施例1进行钙钛矿La0.2Sr0.7TiO3阳极支撑体生坯和乙基纤维素松油醇溶液的制备。
(2)将1克自制10Sc1CeSZ和1.5克La0.2Sr0.7TiO3的混合粉体加入到9毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的混合浆料均匀地沉积在阳极支撑体生坯上而形成第一层阳极功能层。将1克10Sc1CeSZ和1.5克NiO的混合粉体加入到9毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的混合浆料均匀地沉积在阳极支撑体生坯上而形成第二层阳极功能层。将4克10Sc1CeSZ粉体加入到6毫升3wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨2小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的电解质浆料均匀地沉积在阳极第二层功能层上而形成电解质层。
(3)按实施例1的步骤(3)进行阳极支撑体、阳极功能层和电解质共烧结。
(4)按实施例1的步骤(4)进行阴极功能层沉积和烧结。
(5)按实施例1的步骤(5)进行纳米CGO粉体在阳极支撑体、阳极功能层和阴极功能层骨架内的沉积。
(6)按实施例1的步骤(6)进行阳极含有纳米CGO粉体的半电池的还原处理。
(7)按实施例1的步骤(7)进行纳米LSC粉体在阴极功能层骨架内的沉积。
(8)按实施例1的步骤(8)进行阴极层的沉积和原位烧结成相处理，制备得到钙钛矿阳极支撑型中温固体氧化物燃料电池。
实施例4
(1)按实施例1进行钙钛矿La0.2Sr0.7TiO3阳极支撑体生坯和乙基纤维素松油醇溶液的制备。
(2)将1克YSZ和1.5克La0.2Sr0.7TiO3的混合粉体加入到9毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的混合浆料均匀地沉积在阳极支撑体生坯上而形成第一层阳极功能层。将1克YSZ和1.5克NiO的混合粉体加入到9毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的混合浆料均匀地沉积在阳极支撑体生坯上而形成第二层阳极功能层。将4克10Sc1CeSZ粉体加入到6毫升3wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的电解质浆料均匀地沉积在阳极第二层功能层上而形成电解质层。
(3)按实施例1的步骤(3)进行阳极支撑体、阳极功能层和电解质共烧结。
(4)按实施例1的步骤(4)进行阴极功能层沉积和烧结。
(5)按实施例1的步骤(5)进行纳米CGO粉体在阳极支撑体、阳极功能层和阴极功能层骨架内的沉积。
(6)按实施例1的步骤(6)进行阳极含有纳米CGO粉体的半电池的还原处理。
(7)按实施例1的步骤(7)进行纳米LSC粉体在阴极功能层骨架内的沉积。
(8)按实施例1的步骤(8)进行阴极层的沉积和原位烧结成相处理，制备得到钙钛矿阳极支撑型中温固体氧化物燃料电池。
实施例5
(1)将80克La0.4Sr0.4TiO3粉体和20克淀粉加入球磨罐中，再加入按3:2质量比的110克丁酮和乙醇混合溶剂和3克磷酸三乙酯，用行星式球磨机以300rpm转速球磨8小时混匀。上述球磨混匀的浆料中分别再配以18克聚乙烯醇缩丁醛，以及6克邻本二甲酸二丁酯和6克聚乙二醇200，用行星式球磨机以300rpm转速再球磨16小时混匀。将上述最后球磨混匀的浆料进行真空除气处理30分钟，在流延机上进行流延制成钙钛矿La0.4Sr0.4TiO3极支撑体生坯，干燥后的阳极支撑体生坯厚度为1000μm。
(2)按实施例1的步骤(2)进行乙基纤维素松油醇溶液制备。将1克YSZ和1.5克La0.4Sr0.4TiO3的混合粉体加入到9毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的混合浆料均匀地沉积在阳极支撑体生坯上而形成第一层阳极功能层。将1克YSZ和1.5克NiO的混合粉体加入到9毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的混合浆料均匀地沉积在阳极支撑体生坯上而形成第二层阳极功能层。将4克YSZ粉体加入到6毫升3wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的电解质浆料均匀地沉积在阳极第二层功能层上而形成电解质层。
(3)按实施例1的步骤(3)进行阳极支撑体、阳极功能层和电解质共烧结。
(4)按实施例1的步骤(4)进行阴极功能层沉积和烧结。
(5)按实施例1的步骤(5)进行纳米CGO粉体在阳极支撑体、阳极功能层和阴极功能层骨架内的沉积。
(6)按实施例1的步骤(6)进行阳极含有纳米CGO粉体的半电池的还原处理。
(7)按实施例1的步骤(7)进行纳米LSC粉体在阴极功能层骨架内的沉积。
(8)按实施例1的步骤(8)进行阴极层的沉积和原位烧结成相处理，制备得到钙钛矿阳极支撑型中温固体氧化物燃料电池。
实施例6
(1)将70克La0.4Sr0.4TiO3粉体和30克淀粉加入球磨罐中，再加入按3:2质量比的110克丁酮和乙醇混合溶剂和3克磷酸三乙酯，用行星式球磨机以300rpm转速球磨8小时混匀。上述球磨混匀的浆料中分别再配以18克聚乙烯醇缩丁醛，以及6克邻本二甲酸二丁酯和6克聚乙二醇200，用行星式球磨机以300rpm转速再球磨16小时混匀。将上述最后球磨混匀的浆料进行真空除气处理30分钟，在流延机上进行流延制成钙钛矿La0.4Sr0.4TiO3阳极支撑体生坯，干燥后的阳极支撑体生坯厚度为1000μm。
(2)按实施例5的步骤(2)进行乙基纤维素松油醇溶液制备、阳极功能层和电解质层沉积。
(3)按实施例1的步骤(3)进行阳极支撑体、阳极功能层和电解质共烧结。
(4)按实施例1的步骤(4)进行阴极功能层沉积和烧结。
(5)按实施例1的步骤(5)进行纳米CGO粉体在阳极支撑体、阳极功能层和阴极功能层骨架内的沉积。
(6)按实施例1的步骤(6)进行阳极含有纳米CGO粉体的半电池的还原处理。
(7)按实施例1的步骤(7)进行纳米LSC粉体在阴极功能层骨架内的沉积。
(8)按实施例1的步骤(8)进行阴极层的沉积和原位烧结成相处理，制备得到钙钛矿阳极支撑型中温固体氧化物燃料电池。
实施例7
(1)按实施例5进行钙钛矿La0.4Sr0.4TiO3阳极支撑体生坯和乙基纤维素松油醇溶液的制备。
(2)将1克自制10Sc1CeSZ和1.5克La0.4Sr0.4TiO3的混合粉体加入到9毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的混合浆料均匀地沉积在阳极支撑体生坯上而形成第一层阳极功能层。将1克10Sc1CeSZ和1.5克NiO的混合粉体加入到9毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的混合浆料均匀地沉积在阳极支撑体生坯上而形成第二层阳极功能层。将4克10Sc1CeSZ粉体加入到6毫升3wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨2小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的电解质浆料均匀地沉积在阳极第二层功能层上而形成电解质层。
(3)按实施例1的步骤(3)进行阳极支撑体、阳极功能层和电解质共烧结。
(4)按实施例1的步骤(4)进行阴极功能层沉积和烧结。
(5)按实施例1的步骤(5)进行纳米CGO粉体在阳极支撑体、阳极功能层和阴极功能层骨架内的沉积。
(6)按实施例1的步骤(6)进行阳极含有纳米CGO粉体的半电池的还原处理。
(7)按实施例1的步骤(7)进行纳米LSC粉体在阴极功能层骨架内的沉积。
(8)按实施例1的步骤(8)进行阴极层的沉积和原位烧结成相处理，制备得到钙钛矿阳极支撑型中温固体氧化物燃料电池。
实施例8
(1)按实施例5进行钙钛矿La0.4Sr0.4TiO3阳极支撑体生坯和乙基纤维素松油醇溶液的制备。
(2)将1克自制10Sc1CeSZ和1.5克La0.4Sr0.4TiO3的混合粉体加入到9毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的混合浆料均匀地沉积在阳极支撑体生坯上而形成第一层阳极功能层。将1克10Sc1CeSZ和1.5克NiO的混合粉体加入到9毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的混合浆料均匀地沉积在阳极支撑体生坯上而形成第二层阳极功能层。将4克YSZ粉体加入到6毫升3wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨2小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的电解质浆料均匀地沉积在阳极第二层功能层上而形成电解质层。
(3)按实施例1的步骤(3)进行阳极支撑体、阳极功能层和电解质共烧结。
(4)按实施例1的步骤(4)进行阴极功能层沉积和烧结。
(5)按实施例1的步骤(5)进行纳米CGO粉体在阳极支撑体、阳极功能层和阴极功能层骨架内的沉积。
(6)按实施例1的步骤(6)进行阳极含有纳米CGO粉体的半电池的还原处理。
(7)按实施例1的步骤(7)进行纳米LSC粉体在阴极功能层骨架内的沉积。
(8)按实施例1的步骤(8)进行阴极层的沉积和原位烧结成相处理，制备得到钙钛矿阳极支撑型中温固体氧化物燃料电池。
实施例9
(1)按实施例1的步骤(1)进行阳极支撑体生坯的制备。
(2)按实施例1的步骤(2)进行乙基纤维素松油醇溶液制备、阳极功能层和电解质层沉积。
(3)按实施例1的步骤(3)进行阳极支撑体、阳极功能层和电解质共烧结。
(4)将3克自制钐掺杂氧化铈(Ce0.8Sm0.2O2，CSO)粉体加入到9毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的掺杂氧化铈浆料均匀地沉积在步骤(3)制备得到的半电池的电解质表面上而形成阴极功能层，然后在空气中1200℃烧结1小时，控制升温和降温速率为3℃/min，获得与电解质结合良好的阴极功能层。
(5)将硝酸钐和硝酸铈溶于去离子水中配制成相当于含0.1M CSO的混合溶液，在真空中向步骤(4)制备得到的半电池的多孔阳极支撑体、阳极功能层和阴极功能层骨架内浸渍溶液，然后放在150℃烘烤半小时，控制升温和降温速率为3℃/min，重复上述操作多次，再放于750℃煅烧2小时，控制升温和降温速率为3℃/min，使CSO烧结成相并且含量达到5毫克/平方厘米以上。
(6)将步骤(5)制备得到的阳极含有纳米CSO粉体的半电池放于氢气气氛炉中1100℃煅烧2小时进行还原处理，控制升温和降温速率为3℃/min。
(7)按实施例1的步骤(7)进行纳米LSC粉体在阴极功能层骨架内的沉积。
(8)按实施例1的步骤(8)进行阴极层的沉积和原位烧结成相处理，制备得到钙钛矿阳极支撑型中温固体氧化物燃料电池。
实施例10
(1)按实施例1的步骤(1)进行阳极支撑体生坯的制备。
(2)按实施例1的步骤(2)进行乙基纤维素松油醇溶液制备、阳极功能层和电解质层沉积。
(3)按实施例1的步骤(3)进行阳极支撑体、阳极功能层和电解质共烧结。
(4)按实施例1的步骤(4)进行阴极功能层沉积和烧结。
(5)按实施例1的步骤(5)进行纳米CGO粉体在阳极支撑体、阳极功能层和阴极功能层骨架内的沉积。
(6)按实施例1的步骤(6)进行阳极含有纳米CGO粉体的半电池的还原处理。
(7)将硝酸镧、硝酸锶、硝酸钴和硝酸亚铁溶于去离子水中配制成相当于含0.1M La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3(LSCF)的混合溶液，在真空中向步骤(6)制备得到的阳极已还原的半电池的阴极功能层骨架内浸渍溶液，然后放在150℃烘烤半小时，控制升温和降温速率为3℃/min，重复上述操作多次，使LSCF含量达到5毫克/平方厘米以上。
(8)将3克自制LSCF阴极粉体加入到6毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的阴极浆料均匀地沉积在阴极功能层表面上而形成阴极层，然后装配密封电池后在850℃煅烧2小时进行阴极原位烧结成相处理，控制升温和降温速率为1℃/min，从而完成钙钛矿阳极支撑型中温固体氧化物燃料电池的制备。
实施例11
(1)按实施例1的步骤(1)进行阳极支撑体生坯的制备。
(2)按实施例1的步骤(2)进行乙基纤维素松油醇溶液制备、阳极功能层和电解质层沉积。
(3)按实施例1的步骤(3)进行阳极支撑体、阳极功能层和电解质共烧结。
(4)按实施例1的步骤(4)进行阴极功能层沉积和烧结。
(5)按实施例1的步骤(5)进行纳米CGO粉体在阳极支撑体、阳极功能层和阴极功能层骨架内的沉积。
(6)按实施例1的步骤(6)进行阳极含有纳米CGO粉体的半电池的还原处理。
(7)将硝酸谱、硝酸钡和硝酸钴溶于去离子水中配制成相当于含0.1MPrBaCo2O5+δ(PBC)的混合溶液，在真空中向步骤(6)制备得到的阳极已还原的半电池的阴极功能层骨架内浸渍溶液，然后放在150℃烘烤半小时，控制升温和降温速率为3℃/min，重复上述操作多次，使PBC含量达到5毫克/平方厘米以上。
(8)将3克自制PBC阴极粉体加入到6毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的阴极浆料均匀地沉积在阴极功能层表面上而形成阴极层，然后装配密封电池后在850℃煅烧2小时进行阴极原位烧结成相处理，控制升温和降温速率为1℃/min，从而完成钙钛矿阳极支撑型中温固体氧化物燃料电池的制备。
实施例12
(1)按实施例1的步骤(1)进行阳极支撑体生坯的制备。
(2)按实施例1的步骤(2)进行乙基纤维素松油醇溶液制备、阳极功能层和电解质层沉积。
(3)按实施例1的步骤(3)进行阳极支撑体、阳极功能层和电解质共烧结。
(4)按实施例1的步骤(4)进行阴极功能层沉积和烧结。
(5)按实施例1的步骤(5)进行纳米CGO粉体在阳极支撑体、阳极功能层和阴极功能层骨架内的沉积。
(6)按实施例1的步骤(6)进行阳极含有纳米CGO粉体的半电池的还原处理。
(7)将硝酸钡、硝酸锶、硝酸钴和硝酸亚铁溶于去离子水中配制成相当于含0.1M Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)的混合溶液，在真空中向步骤(6)制备得到的阳极已还原的半电池的阴极功能层骨架内浸渍溶液，然后放在150℃烘烤半小时，控制升温和降温速率为3℃/min，重复上述操作多次，使BSCF含量达到5毫克/平方厘米以上。
(8)将3克自制BSCF阴极粉体加入到6毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的阴极浆料均匀地沉积在阴极功能层表面上而形成阴极层，然后装配密封电池后在850℃煅烧2小时进行阴极原位烧结成相处理，控制升温和降温速率为1℃/min，从而完成钙钛矿阳极支撑型中温固体氧化物燃料电池的制备。
实施例13
(1)按实施例1的步骤(1)进行阳极支撑体生坯的制备。
(2)按实施例1的步骤(2)进行乙基纤维素松油醇溶液制备、阳极功能层和电解质层沉积。
(3)按实施例1的步骤(3)进行阳极支撑体、阳极功能层和电解质共烧结。
(4)按实施例1的步骤(4)进行阴极功能层沉积和烧结。
(5)按实施例1的步骤(5)进行纳米CGO粉体在阳极支撑体、阳极功能层和阴极功能层骨架内的沉积。
(6)按实施例1的步骤(6)进行阳极含有纳米CGO粉体的半电池的还原处理。
(7)将硝酸钕和硝酸镍溶于去离子水中配制成相当于含0.1MNd2NiO4+δ(NNO)的混合溶液，在真空中向步骤(6)制备得到的阳极已还原的半电池的阴极功能层骨架内浸渍溶液，然后放在150℃烘烤半小时，控制升温和降温速率为3℃/min，重复上述操作多次，使NNO含量达到5毫克/平方厘米以上。
(8)将3克自制NNO阴极粉体加入到6毫升2wt％乙基纤维素松油醇溶液中，研磨1小时得到稳定均一的浆料，在丝网印刷机上将配制好的阴极浆料均匀地沉积在阴极功能层表面上而形成阴极层，然后装配密封电池后在850℃煅烧2小时进行阴极原位烧结成相处理，控制升温和降温速率为1℃/min，从而完成钙钛矿阳极支撑型中温固体氧化物燃料电池的制备。
与现有技术比较，本发明具有的实质性特点和显著进步为：
(1)采用A位掺杂A位缺陷钙钛矿型氧化物钛酸锶作为阳极支撑型固体氧化物燃料单电池的阳极材料，能使阳极具备NiO-YSZ的部分优点，同时能减少积碳、克服镍烧结以及硫中毒等问题。
(2)采用将流延法和丝网印刷法相结合制备阳极支撑型固体氧化物燃料电池单电池，能够容易控制阳极支撑体和各薄膜层的厚度和均匀性，获得的电解质薄膜非常致密，以及容易控制阳极和阴极的孔隙率，实现高的催化性能。
(3)采用浸渍法修饰阳极和阴极，在较低温度下制得纳米电催化剂，可提升催化性能，提高电池性能。
(4)本发明所述的方法制备工艺简单，便于放大和规模化制造。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (21)
1.一种固体氧化物燃料电池，其特征在于，包括：
以钙钛矿型氧化物为阳极材料的阳极支撑体；
依次沉积在所述阳极支撑体上的阳极功能层、电解质层和阴极功能层；
沉积在所述阴极功能层上的阴极层；
其中，所述阳极支撑体和所述阳极功能层内都沉积有纳米掺杂氧化铈，所述阴极功能层内依次沉积有纳米掺杂氧化铈和纳米阴极材料。
2.如权利要求1所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述阳极材料是通式为LaxSryTiO3的A位掺杂A位缺陷钙钛矿型钛酸锶氧化物，其中，0<x<1,0<y<1,0<x+y<1。
3.如权利要求1所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述电解质层中电解质为氧化钇稳定氧化锆，或氧化钪和氧化铈稳定氧化锆。
4.如权利要求1所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述掺杂氧化铈为钐掺杂氧化铈Ce1-aSmaO2，其中a＝0～0.2或钆掺杂氧化铈Ce1-bGdbO2，其中b＝0～0.2。
5.如权利要求1所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述阴极层为稀土钙钛矿结构复合氧化物、碱土金属基钙钛矿结构复合氧化物、双钙钛矿结构复合氧化物或K2NiF4型结构复合氧化物。
6.如权利要求1所述的固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述阳极支撑体和所述阳极功能层总共的厚度为250～1000μm，所述致密电解质层的厚度为5～15μm，所述阴极功能层和所述阴极层的厚度总共为30～60μm。
7.一种如权利要求1至6任一项所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)称取如权利要求1所述阳极材料粉体、淀粉成孔剂，再依次加入丁酮和乙醇混合溶剂、磷酸三乙酯分散剂，得到混合物A用行星式球磨机进行第一次球磨；
(b)在经过所述第一次球磨混匀的所述混合物A的浆料中依次加入聚乙烯醇缩丁醛粘结剂以及邻本二甲酸二丁酯和聚乙二醇200塑性剂，得到的混合物B用行星式球磨机进行第二次球磨；
(c)将经过所述第二次球磨混匀的所述混合物B的浆料进行真空除泡处理，进行流延制成所述阳极支撑体生坯，干燥后切割；
(d)将乙基纤维素溶解于松节油透醇中制成乙基纤维素松油醇溶液，用来作为丝网印刷用粘结剂；
(e)将掺杂氧化锆和/或氧化镍和所述钙钛矿型氧化物阳极材料粉体混合形成混合粉体加入到所述乙基纤维素松油醇溶液中，经研磨得到稳定均一的混合浆料，在丝网印刷机上将配制好的所述混合浆料均匀地沉积在所述阳极支撑体生坯上而形成阳极功能层；
(f)将掺杂氧化锆粉体加入到所述乙基纤维素松油醇溶液中，经研磨得到稳定均一的电解质浆料，在丝网印刷机上将配制好的所述电解质浆料均匀地沉积在所述阳极功能层上而形成电解质层；
(g)将所述步骤(f)制备得到的含有所述阳极支撑体生坯、所述阳极功能层和所述电解质层的支撑体生坯经过排塑烧结处理，得到阳极支撑型固体氧化物燃料电池半电池A；
(h)将掺杂氧化铈粉体加入到所述乙基纤维素松油醇溶液中，经研磨得到稳定均一的所述掺杂氧化铈浆料，在丝网印刷机上将配制好的所述掺杂氧化铈浆料均匀地沉积在所述步骤(g)获得的所述半电池A的所述电解质层上而形成阴极功能层，并进行烧结处理，获得含有与所述电解质层结合良好的所述阴极功能层的半电池B；
(i)将掺杂氧化铈粉体通过浸渍法沉积在所述步骤(h)获得的所述半电池B的所述阳极支撑体、所述阳极功能层和所述阴极功能层骨架内，通过低温烘干处理和高温烧结处理得到阳极含有所述纳米掺杂氧化铈粉体的半电池C，其中所述纳米掺杂氧化铈粉体的含量为5～10毫克/平方厘米；
(j)将所述步骤(i)制备得到的所述半电池C进行还原处理，得到阳极已还原的半电池D；
(k)将阴极粉体通过浸渍法沉积在所述步骤(j)制备得到的所述半电池D的所述阴极功能层骨架内，通过低温烘干处理得到半电池E，其中所述阴极粉体的含量为5～10毫克/平方厘米；
(l)将所述阴极粉体加入到乙基纤维素松油醇溶液中，经研磨得到稳定均一的所述阴极浆料，在丝网印刷机上将配制好的所述阴极浆料均匀地沉积在所述阴极功能层表面上而形成阴极层，经阴极原位烧结成相处理后完成所述固体氧化物燃料电池的制备。
8.如权利要求7所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中，所述淀粉成孔剂为所述阳极材料粉体的20～50wt％；所述丁酮和乙醇混合溶剂是指所述丁酮和乙醇按3:2质量比混合而成，其加入量为使所述丁酮和乙醇混合溶剂在所述混合物A中的浓度为40～60wt％；所述磷酸三乙酯分散剂在所述混合物A中的浓度为1～5wt％；所述第一次球磨指以100～400rpm转速球磨6～10小时混匀。
9.如权利要求7所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中，所述聚乙烯醇缩丁醛粘结剂在所述混合物B中的浓度为5～20wt％；所述邻本二甲酸二丁酯在所述混合物B中的浓度为2～10wt％；所述聚乙二醇200在所述混合物B中的浓度为2～10wt％；所述第二次球磨指以100～400rpm转速再球磨14～18小时混匀。
10.如权利要求7所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(d)中，所述乙基纤维素含量在所述乙基纤维素松油醇溶液中的浓度为1～5wt％。
11.如权利要求7所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(e)、(f)所述的掺杂氧化锆为氧化钇稳定氧化锆或氧化钪和氧化铈稳定氧化锆。
12.如权利要求7所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(e)又包括：
(e1)将所述掺杂氧化锆或所述氧化镍和所述阳极材料混合形成第一混合粉体加入到所述乙基纤维素松油醇溶液中，经研磨得到稳定均一的第一混合浆料，在丝网印刷机上将配制好的所述第一混合浆料均匀地沉积在所述阳极支撑体生坯上而形成第一层阳极功能层；
(e2)将所述氧化镍和所述掺杂氧化锆混合形成第二混合粉体加入到所述乙基纤维素松油醇溶液中，经研磨得到稳定均一的第二混合浆料，在丝网印刷机上将配制好的所述第二混合浆料均匀地沉积在所述第一层阳极功能层上而形成第二层阳极功能层。
13.如权利要求7所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(e)中，所述混合粉体中所述掺杂氧化锆和/或所述氧化镍与所述阳极材料的质量比为60：40～30：70。
14.如权利要求7所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(e)中所述混合粉体与所述乙基纤维素松油醇溶液、所述步骤(f)中所述掺杂氧化锆粉体与所述乙基纤维素松油醇溶液、所述步骤(h)中所述掺杂氧化铈粉体与所述乙基纤维素松油醇溶液、所述步骤(l)中所述阴极粉体与所述乙基纤维素松油醇溶液的质量比均为1：1.5～1：4.0；所述步骤(e)、(f)、(h)、(l)中的所述研磨时间为0.5～2小时。
15.如权利要求7所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(g)中所述排塑烧结处理是指：在空气中600℃排塑2～4小时，控制升温和降温速率为0.5～2℃/min；然后在空气中1200～1400℃烧结2～6小时，控制升温和降温速率控制为1～5℃/min。
16.如权利要求7所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(h)、(i)中所述掺杂氧化铈为钐掺杂氧化铈Ce1-aSmaO2，其中a＝0～0.2；或钆掺杂氧化铈Ce1-bGdbO2，其中b＝0～0.2；
所述步骤(h)中所述烧结处理是指在空气中1100～1300℃烧结1～2小时，控制升温和降温速率为1～5℃/min；
所述步骤(i)中所述高温烧结处理是指在空气中700～800℃烧结2～4小时，控制升温和降温速率为1～5℃/min。
17.如权利要求7所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(i)、(k)中所述低温烘干处理是指在空气中100～200℃烘干0.5～1小时，控制升温和降温速率为1～5℃/min；所述的多次的次数为2～5次。
18.如权利要求7所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(j)中所述还原处理是指在氢气气氛中1000～1200℃煅烧2～4小时，控制升温和降温速率为1～5℃/min。
19.如权利要求7所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(k)、(l)中所述阴极为稀土钙钛矿结构复合氧化物、碱土金属基钙钛矿结构复合氧化物、双钙钛矿结构复合氧化物或K2NiF4型结构复合氧化物；
所述稀土钙钛矿结构复合氧化物的结构式为Ln1-cSrcTMO3-δ,其中，c＝0.1～0.9，0≤δ≤1；Ln为La、Pr、Nd、Sm、Gd中的一种或几种，TM为Mn、Fe、Co、Ni、Cu中的一种或几种；
所述碱土金属基钙钛矿结构复合氧化物的结构式为Ba1-dSrdTMO3-δ，其中，0≤δ≤1，d＝0.1～0.9，TM为Mn、Fe、Co、Ni、Cu中的一种或几种；
所述双钙钛矿结构复合氧化物的结构式为LnBaTM2O5+δ，其中，0≤δ≤1，Ln为Y、La、Pr、Nd、Sm、Gd中的一种或几种，TM为Mn、Fe、Co、Ni、Cu中的一种或几种。
20.如权利要求19所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述K2NiF4型结构复合氧化物的结构式为Ln2-eSreTMO4+δ，其中，0≤δ≤1，e＝0.0～1.0，Ln为La、Pr、Nd、Sm、Gd中的一种或几种，TM为Mn、Fe、Co、Ni、Cu中的一种或几种。
21.如权利要求7所述的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(l)中所述阴极原位烧结成相处理是指所述固体氧化物燃料电池在装配密封后运行使用前，温度为750～850℃的环境下空气中烧结2～4小时，控制升温和降温速率为1～2℃/min。
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