CN113684489A - 混合传导型固体氧化物电解池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混合传导型固体氧化物电解池及其制备方法，属于固体氧化物电解池技术领域，解决了现有技术极化损失较大、加热时间过长、能耗过高的问题。该电解池包括从下到上依次包括多孔金属支撑层（6）、阴极层（5）、电解质层（3）和阳极层（1）。多孔金属支撑层（6）采用主要成分是铁素体和镉的不锈钢材料；阴极层（5）采用主要成分是Ni和BZCYYb的混合材料；电解质层（3）采用主要成分是BZCYYb的材料；阳极层（1）采用主要成分是NBSCF和BZCYYb的混合材料。该电解池具有低能耗、迅速启动的功能。
Description
技术领域
本发明涉及固体氧化物电解池技术领域，尤其涉及一种混合传导型固体氧化物电解池及其制备方法。
背景技术
混合传导型固体氧化物电解池（H-SOEC）是一种先进的电化学能量转化装置，可利用清洁一次能源产生的电能和热能，以H2O为原料，高效电解制备氢气，实现大规模能量高效转化和存储。由于H-SOEC具有转化高效、简单、灵活、环境友好等特点，是目前国际能源领域的研究热点。
目前的，混合传导型固体氧化物电解池（H-SOEC）存在电解池的极化损失较大，加工以及密封困难，加热时间过长，能量消耗过大，电极、电解质界面接触电阻过高，电解质薄膜难以致密等一系列问题。
发明内容
本发明实施例旨在提供一种混合传导型固体氧化物电解池及其制备方法，用以解决现有技术极化损失较大、加热时间过长、能耗过高的问题。
一方面，本发明实施例提供了一种混合传导型固体氧化物电解池，从下到上依次包括多孔金属支撑层（6）、阴极层（5）、电解质层（3）和阳极层（1）；
所述多孔金属支撑层（6）采用主要成分是铁素体和镉的不锈钢材料；
所述阴极层（5）采用主要成分是Ni和BZCYYb（BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-δ）的混合材料；
所述电解质层（3）采用主要成分是BZCYYb的材料；
所述阳极层（1）采用主要成分是NBSCF（NdBa0.5Sr0.5Co1.5Fe0.5O5+δ）和BZCYYb的混合材料。
上述技术方案的有益效果如下：利用铁素体不锈钢作为混合传导型固体氧化物电解池(H-SOEC)的支撑体，由于加入了金属支撑部分，相比于其他支撑方式，电子经过的路径最少，因此可以减少电解池运行过程中的极化损失。由于金属的延展性好，可塑性比陶瓷材料好，方便加工，可以降低H-SOEC的加工难度，压缩了加工成本。由于金属的导热性比陶瓷好，可以保证H-SOEC启动会更加迅速，降低加热电解池的能耗，从而整体降低能量消耗。上述各部件材料的选择，使得该H-SOEC的电解效率相比现有技术明显提高。
基于上述电解池的进一步改进，该混合传导型固体氧化物电解池还包括功能层一（4）、功能层二（2）；
所述功能层一（4）设置于所述阴极层（5）、电解质层（3）之间，用于填充阴极层上表面的空洞，以及平滑其表面形貌；所述功能层一（4）采用的材料为电解质层材料与阴极层材料按1：1比例混合之后在乙醇中经过球磨工艺制成；
所述功能层二（2）设置于阳极层（1）、电解质层（3）之间，用于填充阳极层下表面的空洞，以及平滑其表面形貌；所述功能层二（2）采用的材料为电解质层材料与阳极层材料按1：1比例混合之后经过球磨工艺制成。
上述进一步改进方案的有益效果是：在H-SOEC的电极与电解质之间加入功能层一、二，可以有效地降低接触电阻，并修饰电极表面的空洞和表面形貌，增大了各电极的催化活性，从而提高了电解池的电解性能。
进一步，所述阳极层（1）的厚度为10~20 μm；
所述阴极层（5）的厚度为10~20 μm；
所述电解质层（3）的厚度为15~25 μm；
所述多孔金属支撑层（6）的厚度为25~40 μm，孔径为40~80 μm，孔间距相等。
上述进一步改进方案的有益效果是：上述尺寸的选择能够降低极化损失，使得加工密封容易，可以有效降低加热电解池的能源消耗。
进一步，所述功能层一（4）的厚度为5~15 μm；
所述功能层二（2）的厚度为5~15 μm。
上述进一步改进方案的有益效果是：上述尺寸的选择能够有效降低接触电阻，并增加电解池的电解效率。
进一步，所述阳极层（1）和所述阴极层（5）的厚度相等，并均小于所述电解质层（3）的厚度，以及，均小于所述多孔金属支撑层（6）的厚度；
所述功能层一（4）和所述功能层二（2）的厚度相等，并均小于所述阳极层（1）或所述阴极层（5）的厚度。
上述进一步改进方案的有益效果是：功能层可以修饰电极表面空洞，降低内部损耗，结合上述尺寸的选择能够极大地提高电解效率。
进一步，所述阳极层（1）和所述阴极层（5）的厚度均为15 μm；
所述电解质层（3）的厚度为20 μm；
所述多孔金属支撑层（6）的厚度为30 μm，孔径为50 μm；
所述功能层一（4）和所述功能层二（2）的厚度均为10 μm。
上述进一步改进方案的有益效果是：上述尺寸的选择能够提高电解池的电解效率，减少加热、密封以及加工成本。
进一步，所述多孔金属支撑层（6）的上表面覆盖一活性涂层；
所述活性涂层采用掺杂LaMnO3和LSCF的混合材料。
上述进一步改进方案的有益效果是：可以保证电解池不受操作环境的影响，并提供良好的导电性、良好的电流路径，以及良好的界面接触。
另一方面，本发明实施例还提供了一种混合传导型固体氧化物电解池的制备方法，包括如下步骤：
分别制备NBSCF粉末、BZCYYb粉末和NiO粉末；
制备多孔金属支撑层（6）；
将NBSCF粉末、BZCYYb粉末按质量比4：1比例混合后，加入粘合剂，依次经过球磨、煅烧工艺获得阴极层材料，将所述阴极层材料通过流延工艺均匀旋涂在所述金属多孔金属支撑层（6）的上表面，获得阴极层（5）；
将BZCYYb粉末作为电解质层材料，将所述电解质层材料通过磁控溅射工艺溅射在所述阴极层（5）的上表面，获得电解质层（3）；
将NiO粉末、BZCYYb粉末按质量比7：3比例混合后，依次经过球磨、煅烧工艺获得阳极层材料，将所述阳极层材料在通过喷雾工艺或丝网印刷工艺喷射在所述电解质层（3）的上表面，获得阳极层（1），完成混合传导型固体氧化物电解池的制备。
采用上述进一步改进方案的有益效果是：在制备H-SOEC电解质薄膜时采用磁控溅射的方法，可以获得致密、性能优良的电解质层。电解质致密使得电解损失减少，电解效率提高。利用铁素体不锈钢作为混合传导型固体氧化物电解池(H-SOEC)的支撑体，由于加入了金属支撑部分，相比于其他支撑方式，电子经过的路径最少，因此可以减少电解池运行过程中的极化损失。由于金属的延展性好，可塑性比陶瓷材料好，方便加工，可以降低H-SOEC的加工难度，压缩了加工成本。由于金属的导热性比陶瓷好，可以保证H-SOEC启动会更加迅速，降低加热电解池的能耗，从而整体降低能量消耗。上述各部件材料的选择，使得制备的H-SOEC的电解效率相比现有技术明显提高。
进一步，该制备方法还包括：
获得阴极层（5）后，将所述阴极层材料和电解质层材料按1：1比例配制获得功能层一材料，将所述功能层一材料通过流延工艺均匀旋涂在所述阴极层（5）的上表面，获得功能层一（4）；然后，再在功能层一（4）的上表面制备电解质层（3）；
获得电解质层（3）后，将所述阳极层材料和电解质层材料按1：1比例配制获得功能层二材料，将所述功能层二材料通过流延工艺均匀旋涂在所述电解质层（3）的上表面，获得功能层（2）；然后，再在功能层二（2）的上表面制备阳极层（1）。
上述进一步改进方案的有益效果是：通过功能层一、二分别修饰阴极层和阳极层的空洞，保证二者之间较低的接触电阻，有效降低了电解内部损耗。
进一步，所述NBSCF粉末通过如下步骤获得：将硝酸盐溶解在蒸馏水中，加入定量的柠檬酸和乙二醇，获得混合物一；待所述混合物一形成粘性混合物后，将其在空气中加热至约250 ℃，然后，燃烧形成粉末；将所述粉末在600 ℃温度环境下煅烧4 h，再在丙酮中进行球磨24 h后，获得NBSCF粉末；
所述BZCYYb粉末通过如下步骤获得：将碳酸钡、氧化锆、氧化铈、氧化镱和氧化钇粉末通过球磨混合，获得混合物二；将所述混合物二在空气中在1100°C温度环境下烧结10h后，获得BZCYYb粉末；
所述NiO粉末通过如下步骤获得：将硝酸盐溶解在含有甘氨酸的蒸馏水中，将溶液加热至350 ℃，获得混合物三；将所述混合物三燃烧形成细粉，获得所述NiO粉末。
上述进一步改进方案的有益效果是：通过上述方法可以制备高纯度的NBSCF粉末、BZCYYb粉末和NiO粉末，保证电解池的优良性质。
提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了实施例1混合传导型固体氧化物电解池的结构示意图；
图2示出了实施例1混合传导型固体氧化物电解池的原理示意图；
图3示出了实施例2混合传导型固体氧化物电解池的结构示意图。
附图标记：
1- 阳极层，主要成分为Ni-BZCYYb；
2- 功能层一，主要成分为阳极层和电解质层材料1：1混合；
3- 电解质层，主要成分为BZCYYb；
4- 功能层二，主要成分为阴极层与电解质层材料1：1混合；
5- 阴极层，主要成分为NBSCF-BZCYYb；
6- 多孔金属支撑层。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
实施例1
本发明的一个实施例公开了混合传导型固体氧化物电解池，如图1所示，从下到上依次包括多孔金属支撑层6、阴极层5、电解质层3和阳极层1。
多孔金属支撑层6采用主要成分是铁素体和镉的不锈钢材料。多孔金属支撑层6作为H-SOEC的支撑体，由于加入了金属支撑部分，相比于其他支撑方式，电子经过的路径最少，因此可以减少电解池运行过程中的极化损失。由于金属的延展性好，可塑性比陶瓷材料好，方便加工，可以降低H-SOEC的加工难度，压缩加工成本。由于金属的导热性比陶瓷好，可以保证H-SOEC启动会更加迅速，降低加热电解池的能耗，从而整体降低能量消耗。
阴极层5采用主要成分是NBSCF（NdBa0.5Sr0.5Co1.5Fe0.5O5+δ）和BZCYYb（BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-δ）的混合材料。优选地，阴极层材料通过将实施例3的NBSCF粉末、BZCYYb粉末按预设比例混合后，加入粘合剂，依次经过球磨、煅烧工艺获得。使用时，阴极层5作为H-SOEC的阴极。
电解质层3采用主要成分是BZCYYb的材料。优选地，可直接采用实施例3获得的BZCYYb粉末作为电解质层材料。电解质层3是一种质子、氧离子传导膜，该材料的质子、氧离子传导率优异，可以充分保证质子和氧离子顺利通过。使用时，电解质层3作为H-SOEC的扩散功能区，阳极层1生成的氢离子通过电解质层3后到达阴极层5，阴极层5生成的氧离子穿过电解质层3后到达阳极层1。
阳极层1采用主要成分是Ni和BZCYYb的混合材料。优选地，阳极层材料通过将NiO粉末、BZCYYb粉末按预设比例混合后，依次经过球磨、煅烧工艺获得。使用时，阳极层1作为H-SOEC的阳极。
实施时，该混合型固体氧化物电解池一般用于电解水制氢气。图2显示了某H-SOEC的工作原理图，电解池的工作过程可以简述如下，在电解池的阳极和阴极均通入H2O，通电后阳极的水分解为氢离子和氧气，氧气由阳极直接析出，氢离子通过电解质后到达阴极，并得到电子变为氢气，所述氢气在阴极析出，而阴极也会生成氧离子，穿过电解质后到达阳极，在阳极失去电子析出氧气。电子由于通电在外电路移动，移动的方向和氢离子移动的方向相反。其中，电解水的总反应可写为：
2H2O=2H2+O2
阳极发生的反应可写为：
2H2O=4H++O2
2O2-=O2
阴极发生的反应可写为：
2H++2e-=H2
H2O+2e-=H2+O2-
与现有技术相比，本实施例提供的电解池利用铁素体不锈钢作为混合传导型固体氧化物电解池(H-SOEC)的支撑体，由于加入了金属支撑部分，相比于其他支撑方式，电子经过的路径最少，因此可以减少电解池运行过程中的极化损失。并且，由于金属的延展性好，可塑性比陶瓷材料好，方便加工，可以降低H-SOEC的加工难度，压缩了加工成本。由于金属的导热性比陶瓷好，可以保证H-SOEC启动会更加迅速，降低加热电解池的能耗，从而整体降低能量消耗。上述各部件材料的选择，使得该H-SOEC的电解效率相比现有技术明显提高。
实施例2
在实施例1的基础上进行优化，该混合传导型固体氧化物电解池还包括功能层一4、功能层二2，如图3所示。
功能层一4设置于阴极层5、电解质层3之间，用于填充阴极层上表面的空洞，以及平滑其表面形貌。优选地，功能层一4采用的材料为电解质层材料与阴极层材料按1：1比例混合之后在乙醇中经过球磨工艺制成。该比例可以更好地起到修饰阴极形貌、填补空洞，从而降低阴极的接触电阻。
功能层二2设置于阳极层1、电解质层3之间，用于填充阳极层下表面的空洞，以及平滑其表面形貌。优选地，功能层二2采用的材料为电解质层材料与阳极层材料按1：1比例混合之后经过球磨工艺制成。该比例可以起到修饰阳极形貌、填补空洞，从而降低阳极的接触电阻。
优选地，阴极层材料通过将实施例3的NBSCF粉末、BZCYYb粉末按质量比4：1比例混合后，加入粘合剂，依次经过球磨、煅烧工艺获得。该比例有利于使浆料保证良好的粘稠度，且对电极的孔隙率没有太多影响。
优选地，阳极层材料通过将NiO粉末、BZCYYb粉末按质量比7：3比例混合后，依次经过球磨、煅烧工艺获得。阳极层1作为H-SOEC的阳极。该配比形成的电极孔隙率优异，可以有效提升电解效率。
优选地，多孔金属支撑层6是多孔的主要成分是铁素体的不锈钢基板，其中，镉含量为18.5wt%，铁素体的含量为81.5wt%。该比例的不锈钢基板具有优异的导热性、机械性能。基板中心为多孔区域，边缘为无孔区域。多孔区域占总面积的60%，孔径为50微米，孔与孔的距离（孔间距）保持一致，孔间距大于孔径，具体孔的数量可根据实际需求设置。
优选地，多孔金属支撑层6的上表面覆盖一活性涂层。该活性涂层采用掺杂LaMnO3和LSCF的混合材料。活性涂层可以保证电解池不受操作环境影响，并提供良好的导电性、电流路径和界面接触。可选地，该混合材料的混合比不固定，采用单独的LaMnO3或LSCF也可以。
优选地，阳极层1的厚度为10~20 μm；阴极层5的厚度为10~20 μm；电解质层3的厚度为15~25 μm；多孔金属支撑层6的厚度为25~40 μm，孔径为40~80 μm，孔间距相等；功能层一4的厚度为5~15 μm；功能层二2的厚度为5~15 μm。
优选地，阳极层1和阴极层5的厚度相等，并均小于电解质层3的厚度，以及，均小于多孔金属支撑层6的厚度；功能层一4和功能层二2的厚度相等，并均小于阳极层1或阴极层5的厚度。
优选地，阳极层1和阴极层5的厚度均为15 μm；电解质层3的厚度为20 μm；多孔金属支撑层6的厚度为30 μm，孔径为50 μm；功能层一4和功能层二2的厚度均为10 μm。该尺寸电解性能最优，且加工方便，电解效率优异。
与实施例1相比，本实施例提供的电解池加入了功能层一、二，可以有效降低接触电阻，并修饰电极表面的空洞和表面形貌，增大了电极的催化活性，从而提高了电解池的电解性能。
实施例3
本发明还公开一种实施例1所述混合传导型固体氧化物电解池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1. 分别制备NBSCF粉末、BZCYYb粉末和NiO粉末；
S2. 制备多孔金属支撑层6；将铁素体和镉按照质量比18.5：81.5比例混合后，依次经过煅烧、制孔工艺获得多孔金属支撑层6；使得多孔金属支撑层6的中心为多孔区域，边缘为无孔区域。优选地，多孔区域占总面积的60%~80%，孔径为50微米，孔与孔的距离保持一致；
S3. 将NBSCF粉末、BZCYYb粉末按质量比4：1比例混合后，加入粘合剂，依次经过球磨、煅烧工艺获得阴极层材料，将阴极层材料通过流延工艺均匀旋涂在金属多孔金属支撑层6的上表面，获得阴极层5；然后，需进行空气干燥；4：1比例有利于使浆料保证良好的粘稠度，且对电极的孔隙率没有太多影响；
S4. 将BZCYYb粉末作为电解质层材料，将电解质层材料通过磁控溅射工艺溅射在阴极层5的上表面，获得电解质层3；
S5. 将NiO粉末、BZCYYb粉末按质量比7：3比例混合后，依次经过球磨、煅烧工艺获得阳极层材料，将阳极层材料在通过喷雾工艺或丝网印刷工艺喷射在电解质层3的上表面，获得阳极层1，将获得的结构在空气中烧结4 h后，完成混合传导型固体氧化物电解池的制备。该7：3配比形成的电极孔隙率优异，电解效率最优。
实施例4
在实施例3的基础上进行改进，步骤S4进一步包括如下步骤：
S41. 获得阴极层5后，将阴极层材料和电解质层材料按1：1比例配制获得功能层一材料，将所述功能层一材料通过流延工艺均匀旋涂在阴极层5的上表面，获得功能层一4；然后，进行空气干燥4 h；
S42. 将所述电解质层材料通过磁控溅射工艺溅射在功能层一4的上表面，获得电解质层3。
优选地，步骤S5进一步包括：
S51. 获得电解质层3后，将阳极层材料和电解质层材料按1：1比例配制获得功能层二材料，将所述功能层二材料通过流延工艺均匀旋涂在电解质层3的上表面，获得功能层2；
S52. 将所述阳极层材料在通过喷雾工艺或丝网印刷工艺喷射在所述功能层2的上表面，获得阳极层1。
优选地，NBSCF粉末通过如下步骤获得：
S11. 将硝酸盐溶解在蒸馏水中，加入定量的柠檬酸和乙二醇，获得混合物一；
S12. 待所述混合物一形成粘性混合物（可放置预设时间获得粘性混合物）后，将其在空气中加热至约250 ℃，然后，燃烧形成粉末；
S13. 将所述粉末在600 ℃温度环境下煅烧4 h，再在丙酮中进行球磨24 h后，获得NBSCF粉末。
通过步骤S11~S13可获得相比现有技术纯度更高的NBSCF粉末。
优选地，BZCYYb粉末通过如下步骤获得：
S14. 将碳酸钡、氧化锆、氧化铈、氧化镱和氧化钇粉末通过球磨混合，获得混合物二；
S15. 将所述混合物二在空气中在1100°C温度环境下烧结10 h后，获得BZCYYb粉末。
通过步骤S14~S15可获得相比现有技术纯度更高的BZCYYb粉末。
优选地，NiO粉末通过如下步骤获得：
S16. 将硝酸盐溶解在含有适量甘氨酸的蒸馏水中，将溶液加热至350 ℃，获得混合物三；
S17. 将所述混合物三燃烧形成细粉，获得所述NiO粉末。
通过步骤S16~S17可获得相比现有技术纯度更高的NiO粉末。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种混合传导型固体氧化物电解池，其特征在于，从下到上依次包括多孔金属支撑层（6）、阴极层（5）、电解质层（3）和阳极层（1）；
所述多孔金属支撑层（6）采用主要成分是铁素体和镉的不锈钢材料；
所述阴极层（5）采用主要成分是NBSCF和BZCYYb的混合材料；
所述电解质层（3）采用主要成分是BZCYYb的材料；
所述阳极层（1）采用主要成分是Ni和BZCYYb的混合材料。
2.根据权利要求1所述的混合传导型固体氧化物电解池，其特征在于，还包括功能层一（4）、功能层二（2）；
所述功能层一（4）设置于所述阴极层（5）、电解质层（3）之间，用于填充阴极层上表面的空洞，以及平滑其表面形貌；所述功能层一（4）采用的材料为电解质层材料与阴极层材料按1：1比例混合之后在乙醇中经过球磨工艺制成；
所述功能层二（2）设置于阳极层（1）、电解质层（3）之间，用于填充阳极层下表面的空洞，以及平滑其表面形貌；所述功能层二（2）采用的材料为电解质层材料与阳极层材料按1：1比例混合之后经过球磨工艺制成。
3.根据权利要求1或2所述的混合传导型固体氧化物电解池，其特征在于，所述阳极层（1）的厚度为10~20 μm；
所述阴极层（5）的厚度为10~20 μm；
所述电解质层（3）的厚度为15~25 μm；
所述多孔金属支撑层（6）的厚度为25~40 μm，孔径为40~80 μm，孔间距相等。
4.根据权利要求2所述的混合传导型固体氧化物电解池，其特征在于，所述功能层一（4）的厚度为5~15 μm；
所述功能层二（2）的厚度为5~15 μm。
5.根据权利要求2或4所述的混合传导型固体氧化物电解池，其特征在于，所述阳极层（1）和所述阴极层（5）的厚度相等，并均小于所述电解质层（3）的厚度，以及，均小于所述多孔金属支撑层（6）的厚度；
所述功能层一（4）和所述功能层二（2）的厚度相等，并均小于所述阳极层（1）或所述阴极层（5）的厚度。
6.根据权利要求5所述的混合传导型固体氧化物电解池，其特征在于，所述阳极层（1）和所述阴极层（5）的厚度均为15 μm；
所述电解质层（3）的厚度为20 μm；
所述多孔金属支撑层（6）的厚度为30 μm，孔径为50 μm；
所述功能层一（4）和所述功能层二（2）的厚度均为10 μm。
7.根据权利要求1-2、4、6之一所述的混合传导型固体氧化物电解池，其特征在于，所述多孔金属支撑层（6）的上表面覆盖一活性涂层；
所述活性涂层采用掺杂LaMnO3和LSCF的混合材料。
8.一种混合传导型固体氧化物电解池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
分别制备NBSCF粉末、BZCYYb粉末和NiO粉末；
制备多孔金属支撑层（6）；
将NBSCF粉末、BZCYYb粉末按质量比4：1比例混合后，加入粘合剂，依次经过球磨、煅烧工艺获得阴极层材料，将所述阴极层材料通过流延工艺均匀旋涂在所述金属多孔金属支撑层（6）的上表面，获得阴极层（5）；
将BZCYYb粉末作为电解质层材料，将所述电解质层材料通过磁控溅射工艺溅射在所述阴极层（5）的上表面，获得电解质层（3）；
将NiO粉末、BZCYYb粉末按质量比7：3比例混合后，依次经过球磨、煅烧工艺获得阳极层材料，将所述阳极层材料在通过喷雾工艺或丝网印刷工艺喷射在所述电解质层（3）的上表面，获得阳极层（1），完成混合传导型固体氧化物电解池的制备。
9.根据权利要求8所述的混合传导型固体氧化物电解池的制备方法，其特征在于，还包括：
获得阴极层（5）后，将所述阴极层材料和电解质层材料按1：1比例混合后在乙醇中进行球磨工艺获得功能层一材料，将所述功能层一材料通过流延工艺均匀旋涂在所述阴极层（5）的上表面，获得功能层一（4）；然后，再在功能层一（4）的上表面制备电解质层（3）；
获得电解质层（3）后，将所述阳极层材料和电解质层材料按1：1比例混合经过球磨工艺获得功能层二材料，将所述功能层二材料通过流延工艺均匀旋涂在所述电解质层（3）的上表面，获得功能层（2）；然后，再在功能层二（2）的上表面制备阳极层（1）。
10.根据权利要求8或9所述的混合传导型固体氧化物电解池的制备方法，其特征在于，所述NBSCF粉末通过如下步骤获得：将硝酸盐溶解在蒸馏水中，加入定量的柠檬酸和乙二醇，获得混合物一；待所述混合物一形成粘性混合物后，将其在空气中加热至约250 ℃，然后，燃烧形成粉末；将所述粉末在600 ℃温度环境下煅烧4 h，再在丙酮中进行球磨24 h后，获得NBSCF粉末；
所述BZCYYb粉末通过如下步骤获得：将碳酸钡、氧化锆、氧化铈、氧化镱和氧化钇粉末通过球磨混合，获得混合物二；将所述混合物二在空气中在1100°C温度环境下烧结10 h后，获得BZCYYb粉末；
所述NiO粉末通过如下步骤获得：将硝酸盐溶解在含有甘氨酸的蒸馏水中，将溶液加热至350 ℃，获得混合物三；将所述混合物三燃烧形成细粉，获得所述NiO粉末。
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