CN112695285B - 固体氧化物燃料电池、氧化铈基隔离层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种固体氧化物燃料电池、氧化铈基隔离层及其制备方法，包括：(1)以铈基合金为靶材，采用真空镀膜方法在固体氧化物燃料电池半电池的电解质层表面制备铈基合金薄膜，所述电解质层为氧化锆基陶瓷薄膜，所述铈基合金薄膜为铈和化合价为三价的稀土元素的合金薄膜；将步骤(1)得到的具有铈基合金薄膜的半电池在900～1100℃下烧结，在燃料电池半电池的电解质层形成氧化铈基隔离层。该氧化铈基隔离层提高了固体氧化物燃料电池的性能和长期运行稳定性。

Description

固体氧化物燃料电池、氧化铈基隔离层及其制备方法

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、氧化铈基隔离层及其制备方法。

背景技术

燃料电池是一种直接将燃料和氧化剂的化学能转变为电能的发电装置，由于不受卡诺循环限制而具有较高的能量转换效率，且对环境无污染。

在多种燃料电池中，固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)具有全陶瓷固体结构，不需要贵金属催化剂且能够直接使用碳基燃料，此外，较高的运行温度也使SOFC的能量转化效率进一步提高。因此，固体氧化物燃料电池近年来得到了各国政府、开发商及研究机构的普遍重视，在便携式电源、分布式电站及水下潜器等民用与军用领域展现出广阔的应用前景。

固体氧化物燃料电池的结构包括阳极、阴极和电解质。目前电解质常用材料为氧化锆基陶瓷薄膜，如氧化钇稳定氧化锆(YSZ)、氧化钪稳定氧化锆(ScSZ)、氧化铈稳定氧化锆(CSZ)等，阳极常用材料为氧化镍-氧化钇稳定氧化锆(NiO-YSZ)、氧化镍-氧化钪稳定氧化锆(NiO-ScSZ)、氧化镍-氧化铈稳定氧化锆(NiO-CSZ)等，阴极常用材料为钴铁酸锶镧(La_xSr_1-xCo_yFe_1-yO_3-δ，其中，x为0.6，y为0.2，简写为LSCF)等钙钛矿型陶瓷材料。然而，在电池的高温制备和运行过程中阴极的Sr元素会向电解质层扩散，并与电解质层发生化学反应，生成一层导电性很差的致密氧化物锆酸锶(SrZrO₃)，使得电池的性能和稳定性下降。目前解决此问题常用的方法是在电解质与阴极之间加入一层隔离层来阻挡氧电解质与阴极的反应。

氧化铈基陶瓷材料通常采用三价稀土元素掺杂的氧化铈材料制得，如氧化钆掺杂氧化铈(Gd_xCe_1-xO_2-δ，其中，x为0.1或0.2，简写为GDC)。由于其化学性质稳定，不易与钙钛矿阴极材料发生反应，成为了现在最常用的隔离层材料。

丝网印刷法是最常用的氧化铈基隔离层的制备方法，其具有操作简单、成本较低、制备速度快等特点。但是丝印的氧化铈基隔离层薄膜在烧结过程中很难致密化，多孔结构的隔离层不能完全阻隔电解质与阴极的反应。此外，采用此方法时在制备过程中YSZ电解质与GDC隔离层容易相互扩散生成YSZ-GDC固溶体，其电导率在同一温度比YSZ低两个数量级，导致燃料电池性能降低。

CN104934614A公开了一种具有择优取向的掺杂氧化铈催化薄膜及其制备和应用，该薄膜通过磁控反应溅射的方法制备，但该专利主要针对固体氧化物燃料电池的催化层或多孔电极的制备，因此并不要求催化薄膜的致密度，不适用于电池中用于阻隔元素迁移和反应的致密隔离层薄膜的制备。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种固体氧化物燃料电池、氧化铈基隔离层及其制备方法，以提高固体氧化物燃料电池的性能和长期运行稳定性。

(二)技术方案

为解决上述问题，本申请的第一方面提供一种燃料电池氧化铈基隔离层的制备方法，包括：

步骤(1)：以铈基合金为靶材，采用真空镀膜方法在固体氧化物燃料电池半电池的电解质层表面制备铈基合金薄膜，所述电解质层为氧化锆基陶瓷薄膜，所述铈基合金薄膜为铈和化合价为三价的稀土元素的合金薄膜；

其中，铈基合金中铈和稀土元素的摩尔比根据氧化铈基隔离层中铈和稀土元素的摩尔比确定；

步骤(2)：将步骤(1)得到的具有铈基合金薄膜的半电池在900～1100℃下烧结，在燃料电池半电池的电解质层表面形成氧化铈基隔离层。

该方法通过以铈基合金作为靶材，在电解质层表面制备得到隔离层前体合金薄膜，通过在900～1100℃下烧结，形成致密的氧化铈基隔离层。采用该方法制备氧化铈基隔离层，省去了直接采用氧化物靶材所需要的针对靶材的高温烧结步骤，制备流程更简洁，且避免了氧化物在溅射时分解所导致的杂质相。该方法得到的隔离层能够有效阻隔阴极材料中Sr元素的迁移，避免与YSZ电解质反应生成导电性很差的SrZrO₃，提高了电池的性能。同时，通过该方法制备得到的隔离层可以显著提高固体氧化物燃料电池的长期运行稳定性。

具体地，步骤(2)中烧结时间优选1.5～4h。

具体地，步骤(1)所述采用真空镀膜法在固体氧化物燃料电池半电池的电解质层表面制备铈基合金薄膜的具体条件包括：

在真空条件下，以铈基合金为靶材进行真空镀膜，其中：

优选在≤5.0×10^-4Pa条件下进行；

靶材与电解质层表面的距离为5～10cm；工作气压为0.3～1Pa。

所述真空镀膜优选离子镀膜或磁控溅射。在一优选实施例中，采用磁控溅射在固体氧化物燃料电池半电池的电解质层表面制备铈基合金薄膜，其中：磁控溅射温度为150～250℃；溅射时间为10～30分钟。

该条件下制备得到的薄膜厚度≤1μm，可以进一步降低电池的欧姆电阻，提高电池的性能。

在一具体实施例中，对固体氧化物燃料电池半电池进行超声波清洗，去除半电池表面的杂质。将半电池放入溅射炉中抽真空至低于5.0×10^-4Pa，选用相应比例组分的高纯度铈基合金靶材，控制靶材与固体氧化物燃料电池半电池电解质层表面之间的间距为5～10cm，制备温度为150～250℃。在溅射的过程中，控制工作气压在0.5Pa，直流电功率控制在270～320W之间，偏压在-150V至-60V之间调整。磁控溅射工作时间为10～30分钟。

具体地，所述氧化铈基隔离层为氧化钆掺杂氧化铈(GDC)、氧化钐掺杂氧化铈(SDC)、氧化镨掺杂氧化铈(PDC)或氧化钇掺杂氧化铈(YDC)中的一种；

所述电解质层为8～10mol％氧化钇稳定氧化锆(8YSZ)、氧化钪稳定氧化锆(ScSZ)或氧化铈稳定氧化锆(CSZ)中的一种。

具体地，所述半电池包括依次层叠的阳极支撑层、阳极功能层和所述电解质层，所述阳极支撑层为：

氧化镍-2～3mol％氧化钇稳定氧化锆(NiO-3YSZ)、氧化镍-8～10mol％氧化钇稳定氧化锆(NiO-8YSZ)、氧化镍-氧化钪稳定氧化锆(NiO-ScSZ)或氧化镍-氧化铈稳定氧化锆(NiO-CSZ)中的一种；

所述阳极功能层为：

氧化镍-8～10mol％氧化钇稳定氧化锆(NiO-8YSZ)、氧化镍-氧化钪稳定氧化锆(NiO-ScSZ)或氧化镍-氧化铈稳定氧化锆(NiO-CSZ)中的一种。

具体地，所述氧化铈基隔离层厚度为0.5～2μm。

具体地，所述氧化铈基隔离层的致密度不低于95％。

本申请第二个方面，提供了上述任一项所述的制备方法制备得到的氧化铈基隔离层。

本申请第三个方面，提供了一种固体氧化物燃料电池的制备方法，包括：

根据上述任一项所述的制备方法在固体氧化物燃料电池半电池上制备氧化铈基隔离层，所述半电池的电解质层为氧化锆基陶瓷薄膜；

在所述氧化铈基隔离层上制备阴极材料层，烧结，得到燃料电池，其中，所述阴极材料层为钙钛矿材料。

具体地，在所述氧化铈基隔离层上制备阴极材料层后在1000～1100℃下，烧结1.5～4h。

本申请的第四个方面，提供了上述制备方法制备的燃料电池。

具体地，所述阴极材料层为钴铁酸锶镧(LSCF)与氧化钆掺杂氧化铈(GDC)的混合物。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

该方法通过以铈基合金作为靶材，在电解质层表面制备得到隔离层前体合金薄膜，通过在900～1100℃下烧结，得到致密的氧化铈基隔离层。采用该方法制备氧化铈基隔离层，省去了直接采用氧化物靶材所需要的针对靶材的高温烧结步骤，制备流程更简洁，且避免了氧化物在溅射时分解所导致的杂质相。该方法得到的隔离层能够有效阻隔阴极材料中Sr元素的迁移，避免与YSZ电解质反应生成导电性很差的SrZrO₃，提高了电池的性能。同时，通过该方法制备得到的隔离层还可以显著提高固体氧化物燃料电池的长期运行稳定性。此外，该方法中氧化铈基隔离层的制备温度仅为900～1100℃，比传统氧化铈基隔离层的烧结温度低约300～500℃,在电池制备过程中节约能耗。

附图说明

图1是本发明实施例提供的全电池制备方法流程图；

图2为本发明实施例1提供的隔离层表征图，其中(a)为截面SEM图，(b)为GDC隔离层的XRD图；

图3为本发明实施例1提供的全电池在不同温度下的电化学阻抗谱测试结果；

图4为本发明对比例2-A提供的全电池在不同温度下的电化学阻抗谱测试结果；

图5为本发明实施例1提供的全电池的恒流放电过程中电压随时间的变化曲线；

图6为本发明实施例1提供的全电池放电前后性能图，其中，(a)为放电前后电化学阻抗谱测试结果，(b)为放电前后弛豫时间分布分析图；

图7为本发明实施例1提供的全电池运行200h后的断面形貌和断面元素分布图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明提供了一种燃料电池氧化铈基隔离层的制备方法，包括：

步骤(1)：以铈基合金为靶材，采用真空镀膜方法在固体氧化物燃料电池半电池的电解质层表面制备铈基合金薄膜，所述电解质层为氧化锆基陶瓷薄膜，所述铈基合金薄膜为铈和化合价为三价的稀土元素的合金薄膜；

其中，铈基合金中铈和稀土元素的摩尔比根据氧化铈基隔离层中铈和稀土元素的摩尔比确定；真空镀膜法包括磁控溅射、离子镀膜等镀膜技术。

步骤(2)：将步骤(1)得到的具有铈基合金薄膜的半电池在900～1100℃下烧结，在燃料电池半电池的电解质层表面形成氧化铈基隔离层。

该方法通过以铈基合金作为靶材，在电解质层表面制备得到隔离层前体，通过在900～1100℃下烧结，得到致密的隔离层，该方法得到的隔离层能够有效阻隔阴极材料中Sr元素的迁移，避免与YSZ电解质反应生成导电性很差的SrZrO₃，提高了电池的性能，同时，通过该方法制备得到的隔离层可以显著提高固体氧化物燃料电池的长期运行稳定性。

本发明中隔离层烧结时间优选1.5～4h。

具体地，步骤(1)所述采用真空镀膜法在固体氧化物燃料电池半电池的电解质层表面制备铈基合金薄膜的具体条件包括：

以铈基合金为靶材；

在真空下进行，优选≤5.0×10^-4Pa；

靶材与电解质层表面的距离为5～10cm；

工作气压为0.3～1Pa。

在一优选实施例中，采用磁控溅射在固体氧化物燃料电池半电池的电解质层表面制备铈基合金薄膜，其中：

磁控溅射温度为150～250℃；

溅射时间为10～30分钟。

该条件下制备得到的薄膜厚度≤1μm，进一步降低电池的欧姆电阻，提高了电池的性能。

在一具体实施例中，对固体氧化物燃料电池半电池进行超声波清洗，去除半电池表面的杂质。将半电池放入溅射炉中抽真空至低于5.0×10^-4Pa，选用相应比例组分的高纯度铈基合金靶材，控制靶材与固体氧化物燃料电池半电池电解质层之间的间距为50～60cm，制备温度为150～250℃。在溅射的过程中，控制工作气压在0.5Pa，直流电功率控制在270～320W之间，偏压在-150V至-60V之间调整。磁控溅射工作时间为10～30分钟。

具体地，所述氧化铈基隔离层为氧化钆掺杂氧化铈、氧化钐掺杂氧化铈、氧化镨掺杂氧化铈或氧化钇掺杂氧化铈中的一种；

所述电解质层为8～10mol％氧化钇稳定氧化锆、氧化钪稳定氧化锆或氧化铈稳定氧化锆中的一种，厚度优选10～20μm。

具体地，所述半电池包括依次层叠的阳极支撑层、阳极功能层和所述电解质层，所述阳极支撑层为氧化镍-2～3mol％氧化钇稳定氧化锆、氧化镍-8～10mol％氧化钇稳定氧化锆、氧化镍-氧化钪稳定氧化锆或氧化镍-氧化铈稳定氧化锆中的一种，厚度优选300～1000μm；所述阳极功能层为氧化镍-8～10mol％氧化钇稳定氧化锆、氧化镍-氧化钪稳定氧化锆或氧化镍-氧化铈稳定氧化锆中的一种，厚度优选15～30μm。以上含氧化镍的材料中，氧化镍的质量百分比优选30～50％。

其中阳极支撑层优选为氧化镍-2～3mol％氧化钇稳定氧化锆，该材料不仅具有更强的力学性能，可有效提高电池的整体机械强度，且采用该材料作为阳极支撑层，可以降低阳极支撑层的厚度，促进阳极侧气体的扩散，从而提高电池的性能。

具体地，所述氧化铈基隔离层厚度为0.5～2μm。

具体地，所述氧化铈基隔离层的致密度不低于95％。

本发明还提供了上述任一项所述的制备方法制备得到的氧化铈基隔离层。

具体描述及效果参见上述制备方法实施例在此不再赘述。

本发明还提供了一种燃料电池的制备方法，包括：

步骤a：根据上述任一项所述的氧化铈基隔离层制备方法在燃料电池半电池上制备氧化铈基隔离层，所述半电池的电解质层为氧化锆基陶瓷薄膜；

步骤b：在所述氧化铈基隔离层上制备阴极材料层，烧结，得到燃料电池，其中，所述阴极材料层为钙钛矿材料。

具体地，在所述氧化铈基隔离层上制备阴极材料层后在1000～1100℃下，烧结1.5～4h。在该温度下烧结可以进一步避免在制备过程中阴极Sr元素向电解质与阴极界面的扩散，从而保证电池的性能与稳定性，且降低阴极烧结温度可以节约电池制备过程中的能耗。

具体地，步骤a所述固体氧化物燃料电池半电池可以为现有半电池，也可以通过现有工艺制备，本发明不做限定。

本发明还提供了上述制备方法制备的燃料电池。

具体地，所述阴极材料层为钴铁酸锶镧与氧化钆掺杂氧化铈的混合物。

具体地，步骤b所述在所述氧化铈基隔离层上制备阴极材料层，具体包括：

将含有钴铁酸锶镧与氧化钆掺杂氧化铈的浆料Ⅲ通过丝网印刷法在隔离层表面制备阴极材料层；

其中，GDC的质量占LSCF与GDC之和的20％-50％。

以下为本发明的具体实施例：

本发明各实施例中如无特殊说明，原料均为市售产品。其中：

固体氧化物燃料电池半电池购买自徐州华清京昆能源有限公司。

钴铁酸锶镧(LSCF)粉末通过将各金属元素对应的硝酸盐或氧化物按照化学计量数之比混合后球磨48小时，取出烘干后放入马弗炉中，在1050℃下煅烧5小时得到。

实施例1

1.1.NiO-3YSZ|NiO-8YSZ|YSZ结构的半电池：

半电池由徐州华清京昆能源有限公司提供，各层材料及厚度为：电池阳极支撑层为NiO-3YSZ(NiO：3YSZ质量比＝1：1)金属陶瓷材料，厚度为400μm；电池的阳极功能层为NiO-8YSZ(NiO：8YSZ质量比＝1：1)金属陶瓷材料，厚度为30μm；电池的电解质为8YSZ，厚度为15μm。

1.2.隔离层的制备

参见图1，在步骤1.1提供的半电池的电解质层表面使用磁控溅射法进行GDC隔离层制备。先对样品(即半电池)进行超声波清洗，去除半电池表面的杂质。之后选用金属铈与钆9:1(原子百分比)组成的合金靶材，将半电池放入溅射炉中抽真空至低于5.0×10^-4Pa，控制靶材与样品之间的间距为5.5cm，制备温度为200℃。在溅射的过程中，控制工作气压在0.5Pa，直流电功率控制在300W，偏压为-100V。磁控溅射实际工作时间为12分钟。

在完成磁控溅射后，在1100℃下烧结2小时使金属相原位转变为氧化物相，形成GDC隔离层。

1.3.全电池的制备

采用固态反应法制备GDC-LSCF阴极材料：

阴极使用的LSCF具体化学计量数为La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ。将所述LSCF粉末与GDC粉末按质量比1:1比例充分混合，并制成阴极浆料，之后使用丝网印刷法在GDC隔离层表面制备阴极层，厚度为30μm，干燥后在1075℃下烧结2小时，冷却至室温后，得到全电池，记为全电池1。

实施例2

与实施例1制备方法基本相同，唯一不同的是制备隔离层时，烧结温度由1100℃变为1000℃，所得全电池记为全电池2。

实施例3

与实施例1制备方法基本相同，唯一不同的是制备隔离层时，烧结温度由1100℃变为900℃，所得全电池记为全电池3。

实施例4

与实施例1制备方法基本相同，唯一不同的是，阳极支撑层原料中的3YSZ粉末由8YSZ粉末替代，阳极支撑层厚度为750μm。所得全电池记为全电池4。

对比例1-A

与实施例1制备方法基本相同，唯一不同的是制备隔离层时，采用传统丝网印刷法制备GDC隔离层，所得全电池记为全电池1-A,具体地：

GDC隔离层和GDC-LSCF阴极通过在NiO-3YSZ|NiO-8YSZ|YSZ基体上两次丝印得到，GDC隔离层在1300℃下烧结2小时，GDC-LSCF阴极在1200℃烧结2小时。

对比例1-B

与实施例1制备方法基本相同，唯一不同的是制备隔离层时，烧结温度由1100℃变为600℃,所得全电池记为全电池1-B。

对比例2-A

与实施例4制备方法基本相同，唯一不同的是制备隔离层时，采用传统丝网印刷法制备GDC隔离层，所得全电池记为全电池2-A,具体地：

GDC隔离层和GDC-LSCF阴极通过在NiO-8YSZ|YSZ基体上两次丝印得到，GDC隔离层在1300℃下烧结2小时，GDC-LSCF阴极在1200℃烧结2小时。

对比例2-B

与实施例4制备方法基本相同，唯一不同的是制备阴极时，烧结温度由1075℃变为1200℃，所得全电池记为全电池2-B。

对各实施例得到的隔离层进行表征：

以实施例1得到的GDC隔离层为典型代表，图2a为实施例1得到的半电池在扫描电子显微镜下的截面形貌图像，由图2a可见，在电解质上生成了一层致密的薄膜隔离层，厚度约为1μm，致密度＞95％，图2b为实施例1得到的半电池隔离层的X射线衍射谱图，从该结果中可以看出，该隔离层为GDC薄膜。

其他实施例隔离层厚度均为1μm左右且致密度＞95％。

对本发明各实施例及对比例进行初始性能与稳定性测试:

制备好的全电池均在750℃进行还原程序：阳极侧通入50sccm H₂，阴极侧暴露在空气中，还原时间4小时，使燃料电池阳极材料中的NiO还原为Ni,完成还原后进行以下测试：

1、电池初始性能测试：

首先测试电池的初始性能：分别在800℃、750℃和700℃下进行电化学阻抗谱的测试，其中，各实施例所得全电池以全电池1为典型代表，测试结果如图3所示。各对比例所得全电池以全电池2A为典型代表，测试结果如图4所示。各实施例及对比例所得全电池在750℃下的欧姆电阻及极化电阻参见表1：

表1各全电池的欧姆电阻及极化电阻值

由表1可以看出，在初始阶段，4个实施例所得全电池的欧姆电阻与极化电阻均小于对比例2-A和2-B所得电池。这反映了本发明所得到的隔离层能够有效抑制电池在制备过程中Sr元素的迁移，避免Sr元素与YSZ电解质反应生成导电性很差的SrZrO₃，从而提高电池的性能。

2、电池稳定性测试：

完成初始性能测试后，对上述所有电池在750℃下进行200小时的恒电流放电，放电电流为125mA，并在放电前后进行电化学阻抗谱的测试及弛豫时间分布分析，用以确定电池各电阻成分的随时间的变化，从而综合分析电池的稳定性。

各实施例所得全电池均有良好的稳定性。以全电池1为典型代表，电压对测试时间变化情况如图5所示，可见在200小时内，电池性能无明显衰减，稳定性良好。从图6可以看出，从第0小时到第200小时，全电池1的欧姆电阻与极化电阻均无明显变化，对电化学阻抗谱进行弛豫时间分布分析，表征阴极反应的P3峰也没有明显变化，说明阴极界面稳定，阴极反应电阻未增加。全电池1运行200小时后的断面形貌和断面元素分布图如图7所示，可以看出此时阴极与电解质之间无Sr元素，说明GDC隔离层完全阻隔了Sr的扩散，以及Sr元素与YSZ电解质之间的反应。

各实施例和对比例的稳定性测试结果如表2所示，4个实施例的电压衰减速率明显小于对比例1-A、1-B和2-A(对比例2-B由于性能过差、125mA放电电流下电压低于电池正常工作电压0.7V而未进行稳定性测试)，且主要来自于欧姆电阻或阴极反应电阻的增大。尤其是对于1-A和1-B，虽然初始的欧姆电阻和极化较小，但相较于相同结构半电池的实施例1、2、3，1-A和1-B在恒流运行过程中衰减更加显著。对测试后的电池进行断面元素分布分析发现，对比例中阴极与隔离层之间出现了一层明显且连续的Sr元素，说明在GDC隔离层与电解质之间生成了一层含Sr物质，结合Zr的分布可以确定此层物质为SrZrO₃，体现出长期运行下GDC隔离层未能有效阻隔Sr的扩散。

表2全电池的稳定性能测试结果

综合上述分析可知，本发明提供的制备方法在降低了GDC隔离层薄膜厚度的同时有效提高了GDC隔离层的致密度和界面稳定性。从而在电池制备过程中有效抑制Sr元素的迁移，提高了电池的性能；在电池长期运行过程中始终抑制Sr元素的迁移，避免了Sr元素与YSZ电解质反应所带来的欧姆电阻增大、阴极界面退化、阴极反应电阻增大等问题，提高了电池的长期运行稳定性。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固体氧化物燃料电池氧化铈基隔离层的制备方法，其特征在于，包括：

步骤(1)：以铈基合金为靶材，采用真空镀膜方法在固体氧化物燃料电池半电池的电解质层表面制备铈基合金薄膜，所述半电池包括依次层叠的阳极支撑层、阳极功能层和所述电解质层，所述阳极支撑层为氧化镍-2～3mol％氧化钇稳定氧化锆，厚度为400μm,所述电解质层为氧化锆基陶瓷薄膜，所述铈基合金薄膜为铈和化合价为三价的稀土元素的合金薄膜；

步骤(2)：将步骤(1)得到的具有铈基合金薄膜的半电池在1100℃下烧结，在燃料电池半电池的电解质层表面形成的氧化铈基隔离层。

2.根据权利要求1所述的氧化铈基隔离层的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述采用真空镀膜方法在固体氧化物燃料电池半电池的电解质层表面制备铈基合金薄膜的具体条件包括：在真空条件下，以铈基合金为靶材进行真空镀膜，其中：靶材与电解质层表面的距离为5～10cm；工作气压为0.3～1Pa。

3.根据权利要求1所述的氧化铈基隔离层的制备方法，其特征在于：所述氧化铈基隔离层为氧化钆掺杂氧化铈、氧化钐掺杂氧化铈、氧化镨掺杂氧化铈或氧化钇掺杂氧化铈中的一种；所述电解质层为8～10mol％氧化钇稳定氧化锆、氧化钪稳定氧化锆或氧化铈稳定氧化锆中的一种。

4.根据权利要求1所述的氧化铈基隔离层的制备方法，其特征在于：所述阳极功能层为：氧化镍-8～10mol％氧化钇稳定氧化锆、氧化镍-氧化钪稳定氧化锆或氧化镍-氧化铈稳定氧化锆中的一种。

5.根据权利要求1所述的氧化铈基隔离层的制备方法，其特征在于，所述氧化铈基隔离层厚度为0.5～2μm。

6.根据权利要求1所述的氧化铈基隔离层的制备方法，其特征在于，所述氧化铈基隔离层的致密度不低于95％。

7.根据权利要求1～6任一项所述的制备方法制备得到的氧化铈基隔离层。

8.一种燃料电池的制备方法，其特征在于，包括：根据权利要求1～6任一项所述的制备方法在固体氧化物燃料电池半电池上制备氧化铈基隔离层，所述半电池的电解质层为氧化锆基陶瓷薄膜；在所述氧化铈基隔离层上制备阴极材料层，烧结，得到燃料电池，其中，所述阴极材料层为钙钛矿材料。

9.根据权利要求8所述的燃料电池的制备方法，其特征在于，在所述氧化铈基隔离层上制备阴极材料层后在1100℃下，烧结1.5～4h。

10.权利要求8-9任一项所述制备方法制备的燃料电池。

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