CN115395025A - 一种基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜及其原位制备方法 - Google Patents

一种基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜及其原位制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于无机氧化物纳米纤维技术领域，具体涉及一种基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜及其原位制备方法。本发明将含镧源和镍源的纺丝液利用静电纺丝技术直接在电解质表面沉积镧镍氧前驱体纳米纤维膜，后一并烧结，在电解质表面得到La2NiO4+δ纳米纤维膜；最后将含镧源和镍源的高分子稀溶液浇筑到纳米纤维层表面，再次烧结，在纳米纤维膜‑电解质间界面层原位生成纳米颗粒。本发明的纤维膜为电解质表面原位合成，可得到完整的三维网络结构，应用于燃料电池阴极既保证氧气快速扩散，又不影响导电；利用La2NiO4+δ颗粒焊接La2NiO4+δ纳米纤维膜，提高纳米纤维层与电解质的结合力，并提高导电性。

Description

一种基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜及其 原位制备方法
技术领域
本发明属于无机氧化物纳米纤维技术领域，具体涉及一种基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜及其原位制备方法。
背景技术
中低温固体燃料电池是在1000℃以下启动和运作的一类电池，其阴极、阳极和电解质均为无机氧化物材料，可以直接将燃料的化学能转化为电能，转化效率高，能量损失小，是目前电池领域的一个研究热点。其中，燃料电池阴极膜的微观结构(比表面、孔隙率和连通性等)影响着氧气还原反应界面，气体扩散以及离子电导率和电子电导率等，进而影响界面阻抗。研究表明，纳米颗粒阴极膜具有比微米颗粒阴极膜更大的比表面积，有利于氧气的还原反应，但纳米颗粒堆积较密集，孔隙率不足，阻碍了氧气的扩散。而纳米线、纳米纤维等一维纳米材料作为阴极膜则使得阴极膜具有较高的比表面，且孔隙率和连通性均比纳米颗粒阴极膜好。所以，越来越多的研究者开始研究基于纳米纤维的阴极膜。
关于无机纳米纤维阴极膜的制备，大部分研究均采用静电纺丝和印刷相结合的方式，将静电纺丝技术得到的纳米纤维制作成粉体浆料，印刷在电解质表面。这种方式得到的阴极膜只能得到长径比较低的纳米短纤，破坏了纤维整体网络结构，一定程度降低了离子电导率和电子电导率。为了避免纳米纤维网络结构破损，有研究者将静电纺得到的无机纳米纤维膜利用含有无机盐的浆料粘接在电解质片表面进行烧结，得到的阴极膜可以保持三维网络结构，但是无机纳米纤维脆性很高，容易发生断裂，使得这种操作方式成效较低。所以，需要研发一种可得到完整的三维网络结构的阴极膜的可行高效的制备方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜的原位制备方法，直接在电解质表面生成镧镍氧前驱体纳米纤维膜，并原位生成纳米颗粒加固纤维膜，该方法可得到完整的三维网络结构的阴极膜且成效高。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供了一种基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜的原位制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、配制质量百分比浓度为2～30％的纤维基体溶液，再将镍源和镧源的混合物以(2～5)g/10ml的比例加入到所述纤维基体溶液中，然后往所得混合溶液中加入静电纺助剂制得纺丝液；
S2、利用步骤1的纺丝液通过静电纺丝技术在电解质表面沉积得到La2NiO4+δ前驱体纳米纤维膜，然后通过高温烧结去除纤维基体，在电解质表面原位生成La2NiO4+δ纳米纤维膜；
S3、先将步骤1的纤维基体溶液稀释成质量百分比浓度为0.5～10％的稀溶液，再将镍源和镧源的混合物以(0.5～1)g/10ml的比例加入到所述纤维基体溶液中，然后将含镧源和镍源的稀溶液浇筑到La2NiO4+δ纳米纤维膜表面，再次烧结去除纤维基体，在纳米纤维膜-电解质间界面层原位生成La2NiO4+δ纳米颗粒，利用La2NiO4+δ纳米颗粒焊接La2NiO4+δ纳米纤维膜，即得到固体氧化物燃料电池阴极膜。
优选地，步骤1中，所述纤维基体溶液的溶剂为水，所述纤维基体为淀粉、阿拉伯胶、藻蛋白酸钠、骨粉、明胶、干酪素，淀粉衍生物、羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素，以及聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚马来酸酐、聚季胺盐、聚乙二醇、聚环氧乙烯中的任一种或多种。
优选地，步骤1和步骤3中，所述镧源和镍源的摩尔比为1:1，所述镧源选自乙酸镧、硝酸镧、氯化镧和磷酸镧中的任一种或多种，所述镍源选自乙酸镍、硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中的任一种或多种。
优选地，步骤1中，所述静电纺助剂为无水乙醇，所述静电纺助剂与混合溶液的体积比为为(5:95)～(50:50)。
优选地，步骤2中，所述静电纺丝的工艺参数如下：电压为10～40kV，纺丝距离为10～30cm，纺丝液流速为1.5～10μL/min，环境湿度为≤80wt％。
优选地，步骤2和3中，所述烧结为在空气气氛下，以1～3℃/min的升温速度升温至900～1000℃保温0～2h，或者先以2～3℃/min的升温速度升温至200～400℃保温0.5～3h，再以3～10℃/min的升温速度升温至900～1000℃保温1～2h。
优选地，步骤3中，所述浇筑为将所述稀溶液以2g/cm2的量浇筑在纳米纤维层表面。
本发明还提供用上述方法所制备的基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜，该阴极膜应用于制备中低温固体燃料电池。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜的原位制备方法，首先配置含镧源和镍源的纺丝液，经静电纺丝和烧结后在电解质表面原位生成La2NiO4+δ纳米纤维膜；将含镧源和镍源的稀溶液浇筑浇筑到La2NiO4+δ纳米纤维膜表面，纳米纤维膜-电解质间界面层原位生成La2NiO4+δ纳米颗粒，利用纳米颗粒焊接La2NiO4+δ纳米纤维膜。
本发明使用水作为纺丝液溶剂，替代了有机溶剂的使用，有利于工业化环保生产；使用易挥发、电导率低的乙醇作为纺丝助剂，提高水溶液的挥发性，降低对纺丝环境湿度的要求，同时降低无机盐水溶液过高的电导率，大幅度改善了无机盐水溶液的静电纺丝性能。本发明制备的阴极膜为电解质表面原位合成，可以得到完整的三维网络结构，在保证氧气可以快速扩散的同时，不影响离子导电和电子导电；本发明通过在纳米纤维膜表面浇筑浓度较低的盐溶液并再次烧结，可以在纳米纤维膜-电解质间界面层原位生成纳米颗粒，形成复合纳米结构，增加纤维膜与电解质基片的接触点，提高纳米纤维层与电解质的结合力，避免纤维膜脱落。
附图说明
图1为实施例1的La2NiO4纳米纤维的X射线衍射图谱；
图2为实施例1的La2NiO4纳米纤维膜烧结前后图片：(a)烧结前照片；(b)烧结后照片；(c)烧结前纤维膜表面SEM图；(d)烧结后纤维膜表面SEM图；(e)烧结后纤维膜截面SEM图；
图3为实施例1的La2NiO4纳米纤维膜/Sm0.2Ce0.8O1.9半电池在不同温度(650℃、700℃、750℃、800℃)下测试得到的电化学阻抗谱。
图4为实施例1的La2NiO4纳米纤维膜/Sm0.2Ce0.8O1.9半电池循环10次测试后在800℃下测试得到的电化学阻抗谱。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为可通过常规的商业途径购买得到的。
实施例1La2NiO4+δ纳米纤维膜的原位制备和表征
本实施例中，所用电解质为Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)电解质片。具体制备步骤如下：
1、以纯水为溶剂，水溶性高分子聚乙烯醇(PVA1799)为纤维基体，无水乙醇为纺丝助剂，配置纺丝液：首先将PVA在95℃水浴环境中搅拌溶解30min，至完全溶解，配制质量百分比浓度为10％的PVA溶液。再向冷却至常温的PVA水溶液中以2g/10ml的比例加入氯化镍和氯化镧的混合物(镧原子和镍原子的摩尔比为1：1)，搅拌均匀后得到稳定的混合溶液。最后将无水乙醇和混合溶液以体积比为15:85的比例搅拌10min至混合均匀，得到纺丝液。
2、利用步骤1的纺丝液通过溶液静电纺丝技术直接在SDC电解质片表面沉积一层镧镍氧前驱体纳米纤维膜，静电纺丝的参数为：电压为25kV，纺丝距离为15cm，纺丝液流速为1.5μL/min，环境湿度为50％，纺丝时间为2h。
3、将沉积有镧镍氧前驱体纳米纤维膜的SDC电解质放置于真空干燥箱中烘12小时，然后转移至高温烧结炉中，在空气气氛下，以3℃/min的升温速度从室温升温至950℃，保温2h，去除纤维载体PVA，在电解质表面得到一层La2NiO4+δ纳米纤维膜。
4、将步骤1的10％的PVA溶液用纯水稀释成质量浓度为5％的PVA溶液，再向PVA水溶液中以0.5g/10ml的比例加入氯化镍和氯化镧的混合物(镧原子和镍原子的摩尔比为1：1)，再以2g/cm2的量浇筑在步骤3的纳米纤维膜表面，在室温中放置12小时后转移至高温烧结炉中，在空气气氛下，以3℃的升温速度升温至950℃，保温2h，去除纤维载体PVA，在纳米纤维膜-电解质间界面层原位生成La2NiO4+δ纳米颗粒，得到被La2NiO4+δ纳米颗粒焊接在电解质基片上的La2NiO4+δ纳米纤维膜，即得到固体氧化物燃料电池阴极膜。
5、La2NiO4+δ纳米纤维膜的表征
(1)物相分析：对步骤3的La2NiO4+δ纳米纤维膜进行X射线衍射分析，谱图如图1所示，各个衍射峰分别归属于La2NiO4+δ(JCPDS 81-2413)，无其他杂相峰，并且衍射峰尖锐、峰位无偏移现象，可以判断得到La2NiO4+δ材料。
(2)形貌分析：对步骤2的镧镍氧前驱体纳米纤维膜和步骤3的La2NiO4+δ纳米纤维膜进行表面形貌分析和微观形貌分析。如图2所示，原位生成的镧镍氧前驱体纳米纤维膜具有完整的形态，烧结后的La2NiO4+δ纳米纤维膜去除了纤维载体，也为完整的形态。微观形貌采用扫描电镜SEM进行分析，如图2所示，烧结前的镧镍氧前驱体纳米纤维膜为空心结构，呈现完整的多孔网格形貌；烧结后的La2NiO4+δ纳米纤维的中空纤维转变成实心形貌，纤维之间连接良好，形成完整的网络状多孔电极结构；从截面图像同样可以看出完整的网络状多孔电极结构；表明在电解质表面原位合成纤维膜可以得到完整的三维网络结构，这种由中空纤维烧结形成的网络状多孔微结构增加了电极的比表面积，有利于氧气体的扩散，同时为离子的传导提供良好的条件，可应用于燃料电池。
(3)电化学分析：
半电池组装：以La2NiO4+δ纳米纤维膜为阴极，以Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)为电解质片，在SDC基片侧面周围绕紧一圈的银线为参比电极，在银线与电解质片之间用银浆连接，然后在SDC基片的背面刷上与阴极面积一样大的银浆作为对电极，一并在500℃下烧结4h，组装完成制得La2NiO4纳米纤维膜/Sm0.2Ce0.8O1.9半电池。
图3为La2NiO4纳米纤维膜/Sm0.2Ce0.8O1.9半电池在不同温度(650℃、700℃、750℃、800℃)下测试得到的电化学阻抗谱交流阻抗谱图，由阻抗图拟合计算该半电池的极化电阻，随着温度升高，半电池极化电阻逐渐降低，在800℃时，极化电阻可以达到0.23Ω·cm2，极小的极化电阻表明该纤维膜的氧气扩散速率快，离子导电和电子导电性能好。
对La2NiO4纳米纤维膜/Sm0.2Ce0.8O1.9半电池在300～800℃温度区间内进行升降温处理，升降温的速率为10℃/min，每次循环，在300℃保温30min，在800℃保温1h，用电化学工作站对800℃下样品的极化电阻进行测试，总的循环次数固定为10次。图4为La2NiO4纳米纤维膜/Sm0.2Ce0.8O1.9半电池在800℃下循环10次后测试得到的电化学阻抗谱交流阻抗谱图，随着测试时间的增加，阴极的阻抗没有增加，反而有变小的趋势，极化电阻可以达到0.18Ω·cm2，证明了在电解质上原位生成的La2NiO4+δ纳米纤维膜经La2NiO4+δ纳米颗粒焊接后具有良好的长期稳定性。
实施例2La2NiO4+δ纳米纤维膜的原位制备和表征
制备方法同实施例1，不同之处在于：步骤1中，镍盐和镧盐的混合物用量为5g/10ml，无水乙醇和混合溶液的体积比为50:50；步骤2中，静电纺丝的参数为：环境相对湿度为80％，电压为27kV，纺丝液流速为3μL/min；步骤3中，升温速度为1℃/min，升温至950℃后不保温。制备得到的纤维膜的形貌表征结果与实施例1相似，具有完整的三维网络结构；电化学分析的极化电阻数据和稳定性与实施例1相似，同样具有氧气扩散速率快、离子导电和电子导电性能好、电化学性能稳定的优点。
实施例3La2NiO4+δ纳米纤维膜的原位制备和表征
制备方法同实施例1，不同之处在于：步骤1中，无水乙醇和混合溶液的体积比为5:95；步骤2中，静电纺丝的参数为：环境相对湿度为30％，电压为40kV，纺丝液流速为10μL/min；步骤3中，以3℃/min的升温速度从室温升温至300℃，保温1h，然后以7℃/min的升温速度升温至950℃，保温1h。制备得到的纤维膜的形貌表征结果与实施例1相似，具有完整的三维网络结构；电化学分析的极化电阻数据和稳定性与实施例1相似，同样具有氧气扩散速率快、离子导电和电子导电性能好、电化学性能稳定的优点。
实施例4La2NiO4+δ纳米纤维膜的原位制备和表征
本实施例中，所用电解质为Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)电解质片。具体制备步骤如下：
1、以纯水为溶剂，水溶性高分子聚吡咯烷酮(PVP)为纤维基体，无水乙醇为纺丝助剂，配置纺丝液：首先将PVP在95℃水浴环境中搅拌溶解30min，至完全溶解，配制质量百分比浓度为2％的PVA溶液。再向冷却至常温的PVP水溶液中以3g/10ml的比例加入氯化镍和氯化镧的混合物(镧原子和镍原子的摩尔比为1：1)，搅拌均匀后得到稳定的混合溶液。最后将无水乙醇和混合溶液以体积比为25:75的比例搅拌10min至混合均匀，得到纺丝液。
2、利用利用步骤1的纺丝液通过溶液静电纺丝技术直接在SDC电解质表面沉积一层镧镍氧前驱体纳米纤维膜，静电纺丝的参数为：电压为35kV，纺丝距离为15cm，纺丝液流速为5μL/min，环境湿度为50％，纺丝时间为2h。
3、将沉积有镧镍氧前驱体纳米纤维膜的SDC电解质放置于真空干燥箱中烘12小时，然后置于高温烧结炉中，在空气气氛下，以3℃/min的升温速度从室温升温至200℃，保温2h，然后以3℃/min的升温速度从室温升温至950℃，保温1h，去除纤维载体PVP，在电解质表面得到一层La2NiO4+δ纳米纤维膜。
4、将步骤1的2％的PVP溶液用纯水稀释成质量浓度为0.5％的PVP溶液，再向PVP水溶液中以1g/10ml的比例加入氯化镍和氯化镧的混合物(镧原子和镍原子的摩尔比为1：1)，再以2g/cm2的量浇筑在步骤3的纳米纤维膜表面，在室温中放置12小时，置于高温烧结炉中，在空气气氛下，以3℃的升温速度升温至950℃，保温2h，去除纤维载体PVP，在纳米纤维膜-电解质间界面层原位生成La2NiO4+δ纳米颗粒，得到被La2NiO4+δ纳米颗粒焊接在电解质基片上的La2NiO4+δ纳米纤维膜，即得到固体氧化物燃料电池阴极膜。
5、制备得到的纤维膜的形貌表征结果与实施例1相似，具有完整的三维网络结构；电化学分析的极化电阻数据和稳定性与实施例1相似，同样具有氧气扩散速率快、离子导电和电子导电性能好、电化学性能稳定的优点。
实施例5La2NiO4+δ纳米纤维膜的原位制备和表征
制备方法同实施例4，不同之处在于：在步骤1中，无水乙醇和混合溶液的体积比为40:60；步骤2中，静电纺丝的参数为：环境相对湿度为42％，电压为29kV，纺丝液流速为5μL/min；步骤3中，以3℃/min的升温速度从室温升温至400℃，保温0.5h，然后以10℃/min的升温速度升温至950℃，保温2h。制备得到的纤维膜的形貌表征结果与实施例1相似，具有完整的三维网络结构；电化学分析的极化电阻数据和稳定性与实施例1相似，同样具有氧气扩散速率快、离子导电和电子导电性能好、电化学性能稳定的优点。
实施例6La2NiO4+δ纳米纤维膜的原位制备和表征
本实施例中，所用电解质为Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)电解质片。具体制备步骤如下：
1、以纯水为溶剂，水溶性高分子聚环氧乙烯(PEO)和聚乙二醇(PEG)的共混物为纤维基体，无水乙醇为纺丝助剂，配置纺丝液：首先将PEO在95℃水浴环境中搅拌溶解30min，至完全溶解，然后加入PEG搅拌溶解，配制质量浓度为15％的PEO/PEG水溶液。再向冷却至常温的PEO/PEG水溶液中以2g/10ml的比例加入氯化镍和氯化镧的混合物(镧原子和镍原子的摩尔比为1：1)，搅拌均匀后得到稳定的混合溶液。最后将无水乙醇和混合溶液以体积比以25:75的比例搅拌10min至混合均匀，得到纺丝液。
2、利用步骤1的纺丝液通过溶液静电纺丝技术直接在SDC电解质表面沉积一层镧镍氧前驱体纳米纤维膜，静电纺丝的参数为：电压为35kV，纺丝距离为15cm，纺丝液流速为5μL/min，环境湿度为39％，纺丝时间为2h。
3、将沉积有镧镍氧前驱体纳米纤维膜的SDC电解质放置于真空干燥箱中烘12小时，然后置于高温烧结炉中，在空气气氛下，以3℃/min的升温速度从室温升温至至400℃，保温1h，然后以8℃/min的升温速度从室温升温至至950℃，保温2h，去除纤维载体PEO和PEG，在电解质表面得到一层La2NiO4+δ纳米纤维膜。
4、将步骤1的15％的PEO/PEG溶液用纯水稀释成质量浓度为5％的PEO/PEG溶液，再向PEO/PEG水溶液中以0.8g/10ml的比例加入氯化镍和氯化镧的混合物(镧原子和镍原子的摩尔比为1：1)，再以2g/cm2的量浇筑在纳米纤维膜表面，在室温中放置12小时后转移到高温烧结炉中，在空气气氛下，以3℃的升温速度升温至950℃，保温2h，去除纤维载体PEO和PEG，在纳米纤维膜-电解质间界面层原位生成La2NiO4+δ纳米颗粒，得到被La2NiO4+δ纳米颗粒焊接在电解质基片上的La2NiO4+δ纳米纤维膜，即得到固体氧化物燃料电池阴极膜。
5、制备得到的纤维膜的形貌表征结果与实施例1相似，具有完整的三维网络结构；电化学分析的极化电阻数据和稳定性与实施例1相似，同样具有氧气扩散速率快、离子导电和电子导电性能好、电化学性能稳定的优点。
实施例7La2NiO4+δ纳米纤维膜的原位制备和表征
本实施例中，所用电解质为Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)电解质片。具体制备步骤如下：
1、以纯水为溶剂，天然高分子海藻酸钠和淀粉的共混物为纤维基体，无水乙醇为纺丝助剂，配置纺丝液：首先将海藻酸钠溶解，然后将淀粉在65℃水浴环境中搅拌糊化，并与海藻酸钠溶液共混均匀，配制质量浓度为30％的海藻酸钠/淀粉水溶液。再向冷却至常温的海藻酸钠/淀粉水溶液中以5g/10ml的比例加入氯化镍和氯化镧的混合物(镧原子和镍原子的摩尔比为1：1)，搅拌均匀后得到稳定的混合溶液。最后将无水乙醇和混合溶液以体积比为30:70的比例搅拌10min至混合均匀，得到纺丝液。
2、利用步骤1的纺丝液通过溶液静电纺丝技术直接在SDC电解质片表面沉积一层镧镍氧前驱体纳米纤维膜，静电纺丝的参数为：电压为32kV，纺丝距离为15cm，纺丝液流速为5μL/min，环境湿度为40％，纺丝时间为2h。
3、将沉积有镧镍氧前驱体纳米纤维膜的SDC电解质放置于真空干燥箱中烘12小时，然后置于高温烧结炉中，在空气气氛下，以3℃/min的升温速度从室温升温至至950℃，保温2h，去除高分子纤维载体，在电解质表面得到一层La2NiO4+δ纳米纤维膜。
4、配制质量浓度为5％的海藻酸钠/淀粉水溶液，再向海藻酸钠/淀粉水溶液中以0.5g/10ml的比例加入氯化镍和氯化镧的混合物(镧原子和镍原子的摩尔比为1：1)，在以2g/cm2的量浇筑在纳米纤维膜表面，在室温中放置12小时后转移到高温烧结炉中，在空气气氛下，以3℃的升温速度升温至950℃，保温2h，去除纤维载体海藻酸钠和淀粉，在纳米纤维膜-电解质间界面层原位生成La2NiO4+δ纳米颗粒，得到被La2NiO4+δ纳米颗粒焊接在电解质基片上的La2NiO4+δ纳米纤维膜，即得到固体氧化物燃料电池阴极膜。
5、制备得到的纤维膜的形貌表征结果与实施例1相似，具有完整的三维网络结构；电化学分析的极化电阻数据和稳定性与实施例1相似，同样具有氧气扩散速率快、离子导电和电子导电性能好、电化学性能稳定的优点。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜的原位制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、配制质量百分比浓度为2～30％的纤维基体溶液，再将镍源和镧源的混合物以(2～5)g/10ml的比例加入到所述纤维基体溶液中，然后往所得混合溶液中加入静电纺助剂制得纺丝液；
S2、利用步骤1的纺丝液通过静电纺丝技术在电解质表面沉积得到La2NiO4+δ前驱体纳米纤维膜，然后通过高温烧结去除纤维基体，在电解质表面原位生成La2NiO4+δ纳米纤维膜；
S3、先将步骤1的纤维基体溶液稀释成质量百分比浓度为0.5～10％的稀溶液，再将镍源和镧源的混合物以(0.5～1)g/10ml的比例加入到所述纤维基体溶液中，然后将含镧源和镍源的稀溶液浇筑到La2NiO4+δ纳米纤维膜表面，再次烧结去除纤维基体，在纳米纤维膜-电解质间界面层原位生成La2NiO4+δ纳米颗粒，利用La2NiO4+δ纳米颗粒焊接La2NiO4+δ纳米纤维膜，即得到固体氧化物燃料电池阴极膜。
2.根据权利要求1所述的基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜的原位制备方法，其特征在于，步骤1中，所述纤维基体溶液的溶剂为水，所述纤维基体为淀粉、阿拉伯胶、藻蛋白酸钠、骨粉、明胶、干酪素，淀粉衍生物、羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素，以及聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚马来酸酐、聚季胺盐、聚乙二醇、聚环氧乙烯中的任一种或多种。
3.根据权利要求1所述的基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜的原位制备方法，其特征在于，步骤1和步骤3中，所述镧源和镍源的摩尔比为1:1，所述镧源选自乙酸镧、硝酸镧、氯化镧和磷酸镧中的任一种或多种，所述镍源选自乙酸镍、硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中的任一种或多种。
4.根据权利要求1所述的基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜的原位制备方法，其特征在于，步骤1中，所述静电纺助剂为无水乙醇，所述静电纺助剂与混合溶液的体积比为(5:95)～(50:50)。
5.根据权利要求1所述的基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜的原位制备方法，其特征在于，步骤2中，所述静电纺丝的工艺参数如下：电压为10～40kV，纺丝距离为10～30cm，纺丝液流速为1.5～10μL/min，环境湿度为≤80wt％。
6.根据权利要求1所述的基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜的原位制备方法，其特征在于，步骤2和3中，所述烧结为在空气气氛下，以1～3℃/min的升温速度升温至900～1000℃保温0～2h，或者先以2～3℃/min的升温速度升温至200～400℃保温0.5～3h，再以3～10℃/min的升温速度升温至900～1000℃保温1～2h。
7.根据权利要求1所述的基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜的原位制备方法，其特征在于，步骤3中，所述浇筑为将所述稀溶液以2g/cm2的量浇筑在纳米纤维层表面。
8.如权利要求1～8任一所述的制备方法所制备的基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜。
9.权利要求9所述的基于静电纺纳米纤维的固体氧化物燃料电池阴极膜应用于制备中低温固体燃料电池。
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