CN116314941A - 可逆固体氧化物电池系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供了一种可逆固体氧化物电池系统，涉及储能技术领域。可逆固体氧化物电池系统包括电池堆、第一储气罐和第二储气罐，其中，电池堆包括第二电极、第一电极和电解质，电解质设置在第二电极与第一电极之间，第一电极连接到第一储气罐，第一储气罐用于存储第一电极所需的第一气体，第二电极连接到第二储气罐，第二储气罐用于存储第二电极所需的第二气体。可逆固体氧化物电池系统反应速度快，电流加载快，电池堆及辅助系统（BOP）简单，转化效率高，成本较低，使用寿命满足需求。
Description
技术领域
本发明涉及储能技术领域，具体而言，涉及一种可逆固体氧化物电池系统。
背景技术
随着大规模可再生能源电力（光伏、风力发电等）的开发利用，储能技术成为保护电网稳定的刚性需求。传统的储能技术中抽水蓄能受到地域选择的限制，锂离子电池等储能电池受到容量和安全性的限制，液流电池受到成本的限制。大规模、长周期、低成本的储能是实现双碳目标的必然需求。可逆固体氧化物电池（ReSOC）作为一种高效的能量转换系统，具有两种工作模式，一种是固体氧化物电解池（SOEC），将可再生能源电力高效率地转化为氢能；另一种是固体氧化物燃料电池（SOFC），将氢能高效率地转化为稳定的电能。两种模式的交替运行构成了ReSOC的储能模式，其容量由系统中氢气储罐的大小决定，而功率由电堆模块的大小决定。ReSOC的容量与功率完全独立，可以实现大规模长周期的储能。高效率的ReSOC可助力双碳目标的顺利实现。
但是，目前可逆固体氧化物电池仍处在材料研发阶段，尚无系统产品。为实现其产业化需要克服反应速度较慢、电流加载慢、转化效率低、成本高等问题。
发明内容
本发明的实施例要解决的技术问题是：设计有效的可逆固体氧化物电池系统的集成方案；为解决反应速度较慢、电流加载慢、转化效率低、成本高等问题提供解决思路。
为此，本发明提供一种可逆固体氧化物电池系统，可逆固体氧化物电池系统包括电池堆、第一储气罐和第二储气罐，其中，电池堆由多片电池的重复单元构成，每一片电池均包括第二电极、第一电极和电解质，电解质设置在第二电极与第一电极之间；多片电池的电流为串联模式，气流为并联模式，使第一电极连接到第一储气罐，第一储气罐用于存储第一电极所需的第一气体，第二电极连接到第二储气罐，第二储气罐用于存储第二电极所需的第二气体。
在可选的实施方式中，可逆固体氧化物电池系统还包括增压泵、第三储气罐和减压阀，第一储气罐、增压泵、第三储气罐和减压阀依次首尾连接，形成循环回路，在第一储气罐中的压力达到上限值时，增压泵自动将第一储气罐中的部分第一气体转移到第三储气罐，在第一储气罐中的压力达到下限值时，减压阀自动将第三储气罐中的部分第一气体转移到第一储气罐。
在可选的实施方式中，可逆固体氧化物电池系统还包括冷凝加压系统、第四储气罐、循环泵、蒸发混合系统和换热器，第二电极、第二储气罐、冷凝加压系统、第四储气罐、循环泵和蒸发混合系统依次首尾连接，形成循环回路，冷凝加压系统还连接到蒸发混合系统，换热器的一端连接在第二储气罐与冷凝加压系统之间的管道上，换热器的另一端连接在蒸发混合系统与第二电极之间的管道上。
在可选的实施方式中，电池堆为质子导体ReSOC电池，第一电极为负极，第一电极所需的第一气体为氢气，第二电极为正极，第二电极所需的第二气体为第一混合气，第一混合气包括体积比为1:1的氧气与水蒸气。
在可选的实施方式中，第一电极的材料选用质子导体电解质与Ni基催化剂的复合材料，电解质的材料选用质子导体电解质BaZr1-x-yCexMyO3+δ，第二电极的材料选用PrBa0.5Sr0.5Co2-xFexO5+δ系列材料。
在可选的实施方式中，电解质的材料选用BaZr0.8-xCexY0.1Yb0.1O3，第一电极作为支撑体采用BZCYYb与NiO复合烧结的陶瓷材料，经氢气还原后形成BZCYYb-Ni金属陶瓷，并利用造孔剂流延形成梯度孔结构，第一电极的活性物质采用BZCYYb-Ni金属陶瓷，第二电极的材料选用PrBa0.5Sr0.5Co1.5Fe0.5O5+δ。
在可选的实施方式中，电池堆为氧离子导体ReSOC电池，第一电极为正极，第一电极所需的第一气体为氧气，第二电极为负极，第二电极所需的第二气体为第二混合气，第二混合气包括体积比为1:1的氢气与水蒸气。
在可选的实施方式中，第一电极作为支撑体采用（La0.8Sr0.2）0.95MnO3与3mol%Y2O3稳定的ZrO2(3YSZ)复合的陶瓷材料，并利用造孔剂流延形成梯度孔结构，第一电极的活性物质采用（La0.8Sr0.2）0.95MnO3与8mol%Y2O3稳定的ZrO2(8YSZ)复合的陶瓷材料；第二电极选用Ni-8YSZ氢电极。
在可选的实施方式中，第一电极作为支撑体采用（La0.8Sr0.2）0.95MnO3与3mol%Y2O3稳定的ZrO2(3YSZ)复合的陶瓷材料，并利用造孔剂流延形成梯度孔结构，第一电极的活性物质采用（La0.8Sr0.2）0.95MnO3与11mol%Sc2O3稳定的ZrO2(ScSZ)复合的陶瓷材料；第二电极选用Ni-ScSZ氢电极。
在可选的实施方式中，第一电极作为支撑体采用（La0.8Sr0.2）0.95MnO3与3mol%Y2O3稳定的ZrO2(3YSZ)复合的陶瓷材料，并利用相转化流延法造孔，得到直通结构的氧气通道，第一电极的活性物质与ScSZ的电解质膜采用浸渍、共烧结而制备得到第一电极支撑的半电池，在半电池的电解质面上丝网印刷多孔ScSZ，烧结后浸渍Ni催化剂而得到第二电极，形成全电池。
本发明实施例提供的可逆固体氧化物电池系统的有益效果包括：
1.反应速度快，电流加载快，电池堆及辅助系统（BOP）简单；
2.转化效率高，成本较低，使用寿命满足需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的可逆固体氧化物电池系统的构成示意图；
图2为本发明第二实施例提供的可逆固体氧化物电池系统的构成示意图；
图3为实施例1提供的可逆固体氧化物电池系统的发电和电解的工作曲线；
图4为实施例2提供的可逆固体氧化物电池系统的发电和电解的工作曲线；
图5为实施例3提供的可逆固体氧化物电池系统的发电和电解的工作曲线；
图6为实施例4提供的可逆固体氧化物电池系统的发电和电解的工作曲线。
图标：100-可逆固体氧化物电池系统；1-保温框；2-电池堆；21-第一电极；22-第二电极；23-电解质；3-第一储气罐；4-增压泵；5-第三储气罐；6-减压阀；7-第二储气罐；8-冷凝加压系统；9-第四储气罐；10-循环泵；11-蒸发混合系统；12-换热器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
第一实施例
请参考图1，本实施例提供了一种可逆固体氧化物电池系统100，可逆固体氧化物电池系统100包括保温框1、电池堆2、第一储气罐3、第二储气罐7、增压泵4、第三储气罐5、减压阀6、冷凝加压系统8、第四储气罐9、循环泵10、蒸发混合系统11和换热器12。其中，电池堆2置于保温框1中，维持稳定的工作温度，电池堆2中的每一片电池均包括第二电极22、第一电极21和电解质23，电解质23设置在第二电极22与第一电极21之间。
多片电池的电流为串联模式，气流为并联模式，使第一电极21连接到常温常压的第一储气罐3，第一储气罐3用于存储第一电极21所需的第一气体，本实施例中，第一储气罐3为储氢罐，其中的氢气量可以根据工作模式自然调整。第一储气罐3、增压泵4、第三储气罐5和减压阀6依次首尾连接，形成循环回路，在第一储气罐3中的压力达到上限值时，增压泵4自动将第一储气罐3中的部分第一气体转移到第三储气罐5，在第一储气罐3中的压力达到下限值时，减压阀6自动将第三储气罐5中的部分第一气体转移到第一储气罐3。
第二电极22连接到第二储气罐7，第二储气罐7用于存储第二电极22所需的第二气体。第二电极22、第二储气罐7、冷凝加压系统8、第四储气罐9、循环泵10和蒸发混合系统11依次首尾连接，形成循环回路，冷凝加压系统8还连接到蒸发混合系统11，换热器12的一端连接在第二储气罐7与冷凝加压系统8之间的管道上，换热器12的另一端连接在蒸发混合系统11与第二电极22之间的管道上。通过检测第二储气罐7中的氧气浓度，可以控制冷凝加压系统8和蒸发混合系统11的联动切换动作，实现氧气的存储或补充。这样，工作气体做循环处理，循环的气体流量与工作电流成正比，保证工作气体的随时更新和浓度的稳定。
本实施例中，电池堆2为质子导体ReSOC电池，以质子导体为电解质23，第一电极21为负极，作为燃料侧和支撑体，第一电极21所需的第一气体为氢气，第一电极21中分子扩散会按照电极工作时的物料流动方向自然进行，氢气扩散非常简单，无需采用强制流动方式，仅需要将第一电极21的燃料腔室与第一储气罐3（储氢罐）连通即可。
第二电极22为正极，作为空气侧，第二电极22所需的第二气体为第一混合气，第一混合气包括体积比为1:1的氧气与水蒸气。
当SOFC/EC模式的切换频率快，周期较短时，氧气与水蒸气无需分离，仅需储存于保温的第二储气罐7中即可；当切换频率慢，需要长时间处于电解模式时，氧气与水蒸气可以通过冷凝加压系统8分离，将氧气存储于耐腐蚀的第四储气罐9中。
第一电极21的材料选用质子导体电解质与Ni基催化剂的复合材料（金属陶瓷），电解质23的材料选用质子导体电解质-x-yCexMyO3+δ，M可以是Y、Yb、Sc等，第二电极22的材料选用PrBa0.5Sr0.5Co2-xFexO5+δ系列材料。
可逆固体氧化物电池系统100的电解和发电两个运行方向可以自由切换，且切换时电压没有明显的波动。这种SOFC/EC模式的无缝切换保证了ReSOC反应速度快，电流加载快的需求。
本实施例的可逆固体氧化物电池系统100的工作电压和效率：可逆固体氧化物电池系统100中每片电池的开路电压（OCV）750°C下近似为1.0V。电解模式的工作电压设为1.1V，发电模式的工作电压设为0.9V，则理论的储能效率为81.8%；除去电堆保温以及循环泵10、控制系统的能耗，实际的储能效率低于80%，可达约70%。
由于氢气的传质较为容易，可以采用第一电极21（氢气极）作为支撑体，以相转化流延或者造孔剂法实现梯度孔，促进氢气的传质速率；第二电极22（氧气极）则需要三元导体（能传递质子、氧离子和电子），同时必须解决水蒸气中的稳定性问题。电解质23采用Zr含量较高的BaZr0.8-xCexY0.1Yb0.1O3，或其他成分的在高浓度水蒸气中稳定的质子导体。也可以考虑双层的电解质23，以高稳定性电解质23置于水蒸气一侧，以高质子电导率的电解质23置于氢气一侧。
第二实施例
请参考图2，本实施例提供了一种可逆固体氧化物电池系统100，其与第一实施例提供的可逆固体氧化物电池系统100构成相近，不同之处在于，电池堆2为氧离子导体ReSOC电池。
具体的，第一电极21为正极和支撑体，第一电极21所需的第一气体为氧气，第二电极22为负极，第二电极22所需的第二气体为第二混合气，第二混合气包括体积比为1:1的氢气与水蒸气。
对于以氧离子导体为电解质23的ReSOC，则第一电极21（氧气侧）为纯氧气，储存非常简单。第二电极22（燃料侧）以氢气与水蒸气体积比1:1作为流动气体，两个方向都可以。
也可考虑以空气作为第一电极21（正极）介质，则发电时氧浓度从21%变化到16%左右；电解时氧浓度从21%变化到30%左右。此时空气一直都需要流动，能耗较高，系统热管理较为困难，优势是氧气不需要存储，而以空气作为天然的储罐。此类电池宜以第一电极21（氧气极）作为支撑体，制备方法为相转化流延或梯度孔；第二电极22（氢气极）用普通的Ni-YSZ或者Ni-GDC就可以了。为提高电池性能，氢气极在多孔电解质层中浸渍Ni催化剂。
除了载流子和材料的选择有所不同外，电池的工作电压选择与第一实施例中的质子导体ReSOC电池类似。通过选择较高的发电电压和较低的电解电压，也就是控制较低的电流密度以保持每片电池过电位在0.1V左右，可以保证高的储能效率。具体地，发电时单电池的工作电压比开路电压小约0.1V；电解时单电池的工作电压比开路电压大约0.1V，使得可逆固体氧化物电池系统100的储能电压效率约为80%。
实施例1
可逆固体氧化物电池系统100采用氧气极支撑型平板式ReSOC结构，第一电极21（氧气极）作为支撑体采用（La0.8Sr0.2）0.95MnO3与3mol%Y2O3稳定的ZrO2(3YSZ)复合的陶瓷材料，并利用造孔剂（PMMA）流延形成梯度孔结构。第一电极21（氧气极）的活性物质采用（La0.8Sr0.2）0.95MnO3与8mol%Y2O3稳定的ZrO2(8YSZ)复合的陶瓷材料，其与支撑材料、电解质膜（8YSZ）采用流延、叠层热压、共烧结而制备得到半电池。在该半电池的电解质面上丝网印刷Ni-8YSZ氢电极（第二电极22），烧结后得到ReSOC的全电池。采用纯氧气作为工作气体，50%水蒸气与氢气的混合物作为氢气极流动气体，800℃下测得其发电和电解的工作曲线（I-V曲线）如图3所示，以80%的储能电压效率工作时，电流密度达到0.2Acm-2。
实施例2
可逆固体氧化物电池系统100采用氧气极支撑型平板式ReSOC结构，第一电极21（氧气极）作为支撑体同实施例1。第一电极21（氧气极）的活性物质采用（La0.8Sr0.2）0.95MnO3与11mol%Sc2O3稳定的ZrO2(ScSZ)复合的陶瓷材料，其与支撑材料、电解质膜（ScSZ）采用流延、叠层热压、共烧结而制备得到半电池。在该半电池的电解质面上丝网印刷Ni-ScSZ氢电极（第二电极22），烧结后得到全电池。采用纯氧气作为工作气体，50%水蒸气与氢气的混合物作为氢气极流动气体，800℃下测得其发电和电解的工作曲线（I-V曲线）如图4所示，以80%的储能电压效率工作时，电流密度达到0.3Acm-2。
实施例3
可逆固体氧化物电池系统100采用氧气极支撑型平板式ReSOC结构，第一电极21（氧气极）作为支撑体的材料同实施例1，但采用相转化流延法造孔，得到直通结构的氧气通道。第一电极21（氧气极）的活性物质与电解质膜（ScSZ）采用浸渍、共烧结而制备得到半电池。在该半电池的电解质面上丝网印刷多孔ScSZ，烧结后浸渍Ni催化剂而得到氢电极（第二电极22），形成高活性的全电池。采用纯氧气作为工作气体，50%水蒸气与氢气的混合物作为氢气极流动气体，800℃下测得其发电和电解的工作曲线（I-V曲线）如图5所示，以80%的储能电压效率工作时，电流密度达到0.5Acm-2。
实施例4
可逆固体氧化物电池系统100采用氢气极支撑型平板式ReSOC结构，电解质23选用BaZr0.8-xCexY0.1Yb0.1O3（BZCYYb），第一电极21（氢气极）作为支撑体采用BZCYYb与NiO复合烧结的陶瓷材料，经氢气还原后形成BZCYYb-Ni金属陶瓷，并利用造孔剂（PMMA）流延形成梯度孔结构。第一电极21（氢气极）的活性物质采用BZCYYb-Ni金属陶瓷，其与支撑体的区别在于孔隙率较小。将支撑电极、活性电极材料、电解质膜（BZCYYb）采用流延、叠层热压、共烧结而制备得到半电池。在该半电池的电解质面上丝网印刷PrBa0.5Sr0.5Co1.5Fe0.5O5+δ氧电极（第二电极22），烧结后得到全电池。采用纯氢气作为工作气体，50%水蒸气与氧气的混合物作为氧气极流动气体，700℃下测得其发电和电解的工作曲线（I-V）曲线如图6所示，以80%的储能电压效率工作时，电流密度达到0.4Acm-2；相比于氧离子导体ReSOC，工作温度降低了100℃。
本发明实施例提供的可逆固体氧化物电池系统100的有益效果包括：
通过可逆固体氧化物电池系统100（ReSOC）的两种工作模式切换，将可再生能源电力高效率地转化为氢能，再在需要的时候将氢能高效率地转化为稳定的电能。ReSOC的容量由第一储气罐3的大小决定，而功率由电池堆2的大小决定。ReSOC的容量与功率完全独立，可以实现大规模长周期的储能。此外，本实施例设计的ReSOC两种模式之间可快速切换，具有反应速度快，电流加载快，系统BOP简单，转化效率高的优点。以氢气、氧气为工作气体，产物为水蒸气，排除了一般储能电池中的酸碱腐蚀性物质和重金属等污染物，对环境非常友好，同时，其储能物质绝大部分储存在常温的储罐中，安全性好。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种可逆固体氧化物电池系统，其特征在于，所述可逆固体氧化物电池系统包括电池堆（2）、第一储气罐（3）和第二储气罐（7），其中，电池堆（2）中每一片电池均包括第二电极（22）、第一电极（21）和电解质（23），所述电解质（23）设置在所述第二电极（22）与所述第一电极（21）之间；多片电池的电流为串联模式，气流为并联模式，使所述第一电极（21）连接到所述第一储气罐（3），所述第一储气罐（3）用于存储所述第一电极（21）所需的第一气体，所述第二电极（22）连接到所述第二储气罐（7），所述第二储气罐（7）用于存储所述第二电极（22）所需的第二气体。
2.根据权利要求1所述的可逆固体氧化物电池系统，其特征在于，所述可逆固体氧化物电池系统还包括增压泵（4）、第三储气罐（5）和减压阀（6），所述第一储气罐（3）、所述增压泵（4）、所述第三储气罐（5）和所述减压阀（6）依次首尾连接，形成循环回路，在所述第一储气罐（3）中的压力达到上限值时，所述增压泵（4）自动将所述第一储气罐（3）中的部分所述第一气体转移到所述第三储气罐（5），在所述第一储气罐（3）中的压力达到下限值时，所述减压阀（6）自动将所述第三储气罐（5）中的部分所述第一气体转移到所述第一储气罐（3）。
3.根据权利要求1所述的可逆固体氧化物电池系统，其特征在于，所述可逆固体氧化物电池系统还包括冷凝加压系统（8）、第四储气罐（9）、循环泵（10）、蒸发混合系统（11）和换热器（12），所述第二电极（22）、所述第二储气罐（7）、所述冷凝加压系统（8）、所述第四储气罐（9）、所述循环泵（10）和所述蒸发混合系统（11）依次首尾连接，形成循环回路，所述冷凝加压系统（8）还连接到所述蒸发混合系统（11），所述换热器（12）的一端连接在所述第二储气罐（7）与所述冷凝加压系统（8）之间的管道上，所述换热器（12）的另一端连接在所述蒸发混合系统（11）与所述第二电极（22）之间的管道上。
4.根据权利要求1所述的可逆固体氧化物电池系统，其特征在于，所述电池堆（2）为质子导体ReSOC电池，所述第一电极（21）为负极，所述第一电极（21）所需的所述第一气体为氢气，所述第二电极（22）为正极，所述第二电极（22）所需的所述第二气体为第一混合气，所述第一混合气包括体积比为1:1的氧气与水蒸气。
5.根据权利要求4所述的可逆固体氧化物电池系统，其特征在于，所述第一电极（21）的材料选用质子导体电解质（23）与Ni基催化剂的复合材料，所述电解质（23）的材料选用质子导体电解质（23）BaZr1-x-yCexMyO3+δ，所述第二电极（22）的材料选用PrBa0.5Sr0.5Co2-xFexO5+δ系列材料。
6.根据权利要求5所述的可逆固体氧化物电池系统，其特征在于，所述电解质（23）的材料选用BaZr0.8-xCexY0.1Yb0.1O3，所述第一电极（21）作为支撑体采用BZCYYb与NiO复合烧结的陶瓷材料，经氢气还原后形成BZCYYb-Ni金属陶瓷，并利用造孔剂流延形成梯度孔结构，所述第一电极（21）的活性物质采用BZCYYb-Ni金属陶瓷，所述第二电极（22）的材料选用PrBa0.5Sr0.5Co1.5Fe0.5O5+δ。
7.根据权利要求1所述的可逆固体氧化物电池系统，其特征在于，所述电池堆（2）为氧离子导体ReSOC电池，所述第一电极（21）为正极，所述第一电极（21）所需的所述第一气体为氧气，所述第二电极（22）为负极，所述第二电极（22）所需的所述第二气体为第二混合气，所述第二混合气包括体积比为1:1的氢气与水蒸气。
8.根据权利要求7所述的可逆固体氧化物电池系统，其特征在于，所述第一电极（21）作为支撑体采用（La0.8Sr0.2）0.95MnO3与3mol%Y2O3稳定的ZrO2(3YSZ)复合的陶瓷材料，并利用造孔剂流延形成梯度孔结构，所述第一电极（21）的活性物质采用（La0.8Sr0.2）0.95MnO3与8mol%Y2O3稳定的ZrO2(8YSZ)复合的陶瓷材料；所述第二电极（22）选用Ni-8YSZ氢电极。
9.根据权利要求7所述的可逆固体氧化物电池系统，其特征在于，所述第一电极（21）作为支撑体采用（La0.8Sr0.2）0.95MnO3与3mol%Y2O3稳定的ZrO2(3YSZ)复合的陶瓷材料，并利用造孔剂流延形成梯度孔结构，所述第一电极（21）的活性物质采用（La0.8Sr0.2）0.95MnO3与11mol%Sc2O3稳定的ZrO2(ScSZ)复合的陶瓷材料；所述第二电极（22）选用Ni-ScSZ氢电极。
10.根据权利要求7所述的可逆固体氧化物电池系统，其特征在于，所述第一电极（21）作为支撑体采用（La0.8Sr0.2）0.95MnO3与3mol%Y2O3稳定的ZrO2(3YSZ)复合的陶瓷材料，并利用相转化流延法造孔，得到直通结构的氧气通道，所述第一电极（21）的活性物质与ScSZ的电解质（23）膜采用浸渍、共烧结而制备得到所述第一电极（21）支撑的半电池，在所述半电池的电解质（23）面上丝网印刷多孔ScSZ，烧结后浸渍Ni催化剂而得到所述第二电极（22），形成全电池。
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