本發(fā)明屬于燃料電池技術領域，尤其涉及一種低溫固體氧化物燃料電池及其制備方法。

背景技術：

燃料電池是通過電化學過程將儲存在燃料中的化學能直接轉化為電能的裝置，它具有高效、環(huán)境友好、可連續(xù)運轉、模塊化、低運轉噪音和燃料適用性強等特點而受到較為廣泛的關注。固體氧化物燃料電池(sofc)因無需貴金屬催化劑且具有全固態(tài)結構，安全可靠，使其應用范圍廣，可用作便攜移動電源、車輛輔助電源、分散電站等。

目前，限制傳統(tǒng)sofc商業(yè)化應用的一個主要因素是其較高的工作溫度，高的操作溫度會導致很多問題，如電池各部件的熱穩(wěn)定性、熱膨脹匹配、化學穩(wěn)定性、高溫強度等要求都較為苛刻，系統(tǒng)操作成本提高，性能衰減速度加快，因此，降低sofc操作溫度已成為該領域的一個趨勢。過去十年的技術開發(fā)旨在降低其操作溫度至中溫區(qū)(600～800℃)，但若能降低sofc的工作溫度至低溫段(300～600℃)，會有較為寬泛的連接材料和封接材料可供選擇，進而能極大的降低sofc系統(tǒng)的成本。

目前的電解質體系當中，bi基電解質體系材料在低溫段具有最高的氧離子電導率，但鑒于其在還原氣氛下易分解，作為sofc電解質的應用極少，因此如何采用低成本制備技術將bi基電解質體系應用于sofc，并保證其在低溫工作區(qū)域的高效運行，還沒有相關的技術實現。

技術實現要素：

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種低溫固體氧化物燃料電池及其制備方法，該低溫固體氧化物燃料電池在低溫段具有較高的性能與機械強度。

本發(fā)明提供了一種低溫固體氧化物燃料電池，包括：

陽極支撐體；

設置在所述陽極支撐體上的致密電解質層；所述致密電解質層為鈰基電解質層或鋯基電解質層；

設置在所述致密電解質層上的氧化鉍基致密電解質層；

設置在所述氧化鉍基致密電解質層上的陰極活性層。

優(yōu)選的，所述陽極支撐層的厚度為500～1500μm；所述陽極支撐層為雙相復合陽極支撐材料層或單相混合離子電子導體陽極支撐材料層。

優(yōu)選的，所述雙相復合陽極支撐材料層中的電子傳導相選自nio、cuo與zno中的一種或多種；所述雙相復合陽極支撐材料層中的離子傳導相選自釤摻雜氧化鈰、釓摻雜氧化鈰、釤釹共摻雜氧化鈰與穩(wěn)定的氧化鋯中的一種或多種；所述雙相復合陽極支撐材料層中電子傳導相的體積分數為30％～70％。

優(yōu)選的，所述單相混合離子電子導體陽極支撐材料層中的單相混合離子電子導體選自鍶和鉻共摻雜的錳酸鑭、鑭及過渡金屬元素共摻雜鈦酸鈣、鑭摻雜的鈦酸鍶與層狀鈣鈦礦材料prbamn2o5+δ中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述致密電解質層的厚度為5～100μm；所述致密電解質層中的電解質選自釤摻雜氧化鈰、釓摻雜氧化鈰、釤釹共摻雜氧化鈰與穩(wěn)定的氧化鋯中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述氧化鉍基致密電解質層的厚度為5～100μm；所述氧化鉍基致密電解質層中的電解質選自鉺穩(wěn)定的氧化鉍、釔穩(wěn)定的氧化鉍與bi2v0.9cu0.1o5.5-δ中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述陰極活性層的厚度為5～80μm；所述陰極活性層為雙相復合陰極活性層；所述雙相復合陰極活性層中的離子傳導相選自鉺穩(wěn)定的氧化鉍和/或釔穩(wěn)定的氧化鉍；所述雙相復合陰極活性層中的電子傳導相選自鍶摻雜錳酸鑭、鍶和鉍共摻雜錳酸鑭、pr0.5ba0.5mno3-δ與bi2ru2o7中的一種或多種。

本發(fā)明還提供了一種低溫固體氧化物燃料電池的制備方法，包括以下步驟：

s1)將陽極支撐體材料與造孔劑混合，壓制成型，得到陽極支撐體前驅體；

s2)在所述陽極支撐體前驅體上制備致密電解質層，高溫燒結后得到設置有致密電解質層的陽極支撐體；所述致密電解質層為鈰基電解質層或鋯基電解質層；

s3)將氧化鉍基電解質漿料涂覆在所述設置有致密電解質層的陽極支撐體的致密電解質層上，低溫共燒后，得到設置有氧化鉍基致密電解質層與致密電解質層的陽極支撐體；

s4)在所述設置有氧化鉍基致密電解質層與致密電解質層的陽極支撐體的氧化鉍基致密電解質層上制備陰極活性層，得到低溫固體氧化物燃料電池。

優(yōu)選的，所述造孔劑選自石墨、淀粉或聚甲基丙烯酸甲酯；所述造孔劑與陽極支撐體材料的質量比為(1～3)：(9～7)。

優(yōu)選的，所述高溫燒結的溫度為1200℃～1400℃；高溫燒結的時間為5～20h；所述低溫共燒的溫度為700℃～900℃；所述低溫共燒的時間為5～30h。

本發(fā)明提供了一種低溫固體氧化物燃料電池，包括陽極支撐體；設置在所述陽極支撐體上的致密電解質層；設置在所述致密電解質層上的氧化鉍基致密電解質層；所述致密電解質層為鈰基電解質層或鋯基電解質層；設置在所述氧化鉍基致密電解質層上的陰極活性層。與現有技術相比，本發(fā)明在氧化鉍基致密電解質層與陽極支撐體之間設置致密電解質層，構成雙層電解質結構，該致密電解質層可有效保護氧化鉍基電解質層，有效隔絕氧化鉍基致密電解質層與還原氣體的直接接觸，使其不發(fā)生分解，保證氧化鉍的正常工作，實現不同電解質的優(yōu)化高效使用，有效降低電池內阻，提高電池在低溫段的性能，從而使固體氧化物燃料電池在低溫工作條件下也能高效傳導氧離子、高效工作，同時也使本發(fā)明提供的低溫固體氧化物燃料電池具有優(yōu)異的機械強度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的低溫固體氧化物燃料電池的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的低溫固體氧化物燃料電池的制備流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例1中得到的低溫固體氧化物燃料電池的掃描電鏡照片；

圖4為本發(fā)明實施例1中得到的低溫固體氧化物燃料電池在不同溫度下的p-i、v-i曲線圖；

圖5為本發(fā)明實施例1中得到的低溫固體氧化物燃料電池在不同溫度下的交流阻抗譜圖；

圖6為本發(fā)明實施例2中得到的低溫固體氧化物燃料電池的掃描電鏡照片；

圖7為本發(fā)明實施例2中得到的低溫固體氧化物燃料電池在不同溫度下的p-i、v-i曲線圖；

圖8為本發(fā)明實施例2中得到的低溫固體氧化物燃料電池在不同溫度下的交流阻抗譜圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明提供了一種低溫固體氧化物燃料電池，包括：陽極支撐體；設置在所述陽極支撐體上的致密電解質層；所述致密電解質層為鈰基電解質層或鋯基電解質層；設置在所述致密電解質層上的氧化鉍基致密電解質層；設置在所述氧化鉍基致密電解質層上的陰極活性層。

參見圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的低溫固體氧化物燃料電池，其中a為陰極活性層，b為氧化鉍基致密電解質層，c為致密電解質層，d為陽極支撐體。

其中，所述陽極支撐體為本領域技術人員熟知的多孔陽極支撐體即可，并無特殊的限制；本發(fā)明中所述陽極支撐體的厚度優(yōu)選為500～1500μm，更優(yōu)選為600～1300μm，再優(yōu)選為700～1100μm，最優(yōu)選為800～900μm；所述陽極支撐體優(yōu)選為雙相復合陽極支撐材料層或單相混合離子電子導體陽極支撐材料層；當陽極支撐體為雙相復合陽極支撐材料層時，其優(yōu)選為電子傳導相與離子傳導相組成的雙相復合陽極支撐材料，其中電子傳導相的體積分數優(yōu)選為30％～70％，更優(yōu)選為40％～60％，再優(yōu)選為50％～60％，最優(yōu)選為55％～60％；其中電子傳導相為本領域技術人員熟知的電子傳導相即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為nio、cuo與zno中的一種或多種；所述離子傳導相為本領域技術人員熟知的離子傳導相即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為釤摻雜氧化鈰、釓摻雜氧化鈰、釤釹共摻雜氧化鈰與穩(wěn)定的氧化鋯中的一種或多種；當陽極支撐體為單相混合離子電子導體陽極支撐材料層時，其中的單向混合離子電子導體優(yōu)選為鍶和鉻共摻雜的錳酸鑭、鑭及過渡金屬元素共摻雜鈦酸鈣、鑭摻雜的鈦酸鍶與層狀鈣鈦礦材料prbamn2o5+δ中的一種或多種；所述過渡金屬元素為本領域技術人員熟知的過渡金屬元素即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為mn、fe、co、ni或cu；該單相混合離子電子導體具有同時傳導電子及離子的能力。

按照本發(fā)明，所述陽極支撐體上設置有致密電解質層；所述致密電解質層的厚度優(yōu)選為5～100μm，更優(yōu)選為5～80μm，再優(yōu)選為5～60μm，再優(yōu)選為5～30μm，最優(yōu)選為5～20μm；所述致密電解質層為本領域技術人員熟知的除氧化鉍基電解質的電解質層即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為釤摻雜氧化鈰、釓摻雜氧化鈰、釤釹共摻雜氧化鈰與穩(wěn)定的氧化鋯中的一種或多種；當致密電解質層的電解質為摻雜氧化鈰時，即用摻雜氧化鈰來保護氧化鉍基致密電解質層構成雙層電解質時，氧化鉍基致密電解質層中氧化鉍薄膜亦能阻隔氧化鈰層在還原性氣氛中產生的電子電導，保證電池開路電壓不因內短路而降低。

按照本發(fā)明，所述致密電解質層上設置有氧化鉍基致密電解質層；所述氧化鉍基致密電解質層的厚度優(yōu)選為5～100μm，更優(yōu)選為5～80μm，再優(yōu)選為5～60μm，再優(yōu)選為5～30μm，最優(yōu)選為5～20μm；所述氧化鉍基致密電解質層為本領域技術人員熟知的氧化鉍基電解質即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中其電解質優(yōu)選為鉺穩(wěn)定的氧化鉍、釔穩(wěn)定的氧化鉍與bi2v0.9cu0.1o5.5-δ中的一種或多種。

按照本發(fā)明，所述氧化鉍基致密電解質層上設置有陰極活性層；所述陰極活性層的厚度優(yōu)選為5～80μm，更優(yōu)選為10～60μm，再優(yōu)選為10～40μm，最優(yōu)選為10～30μm；所述陰極活性層為本領域技術人員熟知的陰極活性層即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為雙相復合陰極活性層；所述雙相復合陰極活性層由電子傳導相與離子傳導相組成；所述電子傳導相的體積分數優(yōu)選為35％～65％，更優(yōu)選為40％～60％，再優(yōu)選為45％～65％；最優(yōu)選為45％～50％；所述離子傳導相為本領域技術人員熟知的離子傳導相即可，并無特殊的限制，鑒于氧化鉍較強的反應活性，本發(fā)明中優(yōu)選為鉺穩(wěn)定的氧化鉍和/或釔穩(wěn)定的氧化鉍；所述電子傳導相為本領域技術人員熟知的與氧化鉍電解質材料相容性好的電子導體或混合離子電子導體材料即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為鍶摻雜錳酸鑭、鍶和鉍共摻雜錳酸鑭、pr0.5ba0.5mno3-δ與bi2ru2o7中的一種或多種。

本發(fā)明在氧化鉍基致密電解質層與陽極支撐體之間設置致密電解質層，構成雙層電解質結構，該致密電解質層可有效保護氧化鉍基電解質層，有效隔絕氧化鉍基致密電解質層與還原氣體的直接接觸，使其不發(fā)生分解，保證氧化鉍的正常工作，實現不同電解質的優(yōu)化高效使用，有效降低電池內阻，提高電池在低溫段的性能，從而使固體氧化物燃料電池在低溫工作條件下也能高效傳導氧離子、高效工作，同時也使本發(fā)明提供的低溫固體氧化物燃料電池具有優(yōu)異的機械強度，其為平板型陽極支撐氧化鉍基雙層電解質固體氧化物燃料電池，微觀結構精細。

本發(fā)明還提供了一種上述低溫固體氧化物燃料電池的制備方法，包括以下步驟：s1)將陽極支撐體材料與造孔劑混合，壓制成型，得到陽極支撐體前驅體；s2)在所述陽極支撐體前驅體上制備致密電解質層，高溫燒結后得到設置有致密電解質層的陽極支撐體；所述致密電解質層為鈰基電解質層或鋯基電解質層；s3)將氧化鉍基電解質漿料涂覆在所述設置有致密電解質層的陽極支撐體的致密電解質層上，低溫共燒后，得到設置有氧化鉍基致密電解質層與致密電解質層的陽極支撐體；s4)在所述設置有氧化鉍基致密電解質層與致密電解質層的陽極支撐體的氧化鉍基致密電解質層上制備陰極活性層，得到低溫固體氧化物燃料電池。

本發(fā)明對所有原料的來源并沒有特殊的限制，為市售即可。

將陽極支撐體材料與造孔劑混合；所述陽極支撐體材料同上所述，在此不再贅述；所述造孔劑為本領域技術人員熟知的造孔劑即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為石墨、淀粉與聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)中的一種或多種；所述造孔劑與陽極支撐體材料的質量比優(yōu)選為(1～3)：(9～7)，更優(yōu)選為(1.5～3)：(8.5～7)，再優(yōu)選為(1.5～2.5)：(8.5～7.5)，最優(yōu)選為(1.5～2)：(8.5～8)；按照本發(fā)明，優(yōu)選將陽極支撐體材料與造孔劑在醇溶劑中的混合；所述醇溶劑為本領域技術人員熟知的醇溶劑即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為乙醇。

混合后，優(yōu)選球磨，得到陽極支撐體材料分散液；所述球磨的時間優(yōu)選為5～48h；所述陽極支撐材料分散液的固含量優(yōu)選為20％～50％；然后將陽極支撐體材料分散液進行干燥，得到陽極支撐體粉體；所述干燥的溫度優(yōu)選為50℃～100℃；所述干燥的時間優(yōu)選為12～48h；所述干燥優(yōu)選在流動空氣中進行。

將所述陽極支撐體粉體壓制成型，得到陽極支撐體前驅體；所述壓制成型優(yōu)選采用干壓法。

在所述陽極支撐體前驅體上制備致密電解質層，高溫燒結后得到設置有致密電解質層的陽極支撐體；所述致密電解質層同上所述，在此不再贅述；本發(fā)明優(yōu)選按照以下方法制備致密電解質層：將致密電解質層的電解質材料分散在陽極支撐體前驅體上，共壓成型，得到單層電解質半電池陶瓷生坯片；將所述單層電解質半電池陶瓷生坯片進行高溫燒結，得到設置有致密電解質層的陽極支撐體；所述高溫燒結的溫度優(yōu)選為1200℃～1400℃；所述高溫燒結的時間優(yōu)選為5～20h。

將氧化鉍基電解質漿料涂覆在所述設置有致密電解質層的陽極支撐體的致密電解質層上；其中所述氧化鉍基電解質漿料為本領域技術人員熟知的氧化鉍基電解質漿料即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選包括氧化鉍基電解質與有機成分；所述有機成分包括粘結劑、分散劑、增塑劑與有機溶劑；所述氧化鉍基電解質漿料的固含量優(yōu)選為10％～30％；所述氧化鉍基電解質同上所述，在此不再贅述；所述粘結劑為本領域技術人員熟知的粘結劑即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為聚乙烯醇縮丁醛(pvb)和/或聚醚砜(pesf)；所述粘結劑的質量優(yōu)選為有機成分質量的4.3％～11％；所述分散劑為本領域技術人員熟知的分散劑即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為聚乙烯吡咯烷酮(pvp)和/或三乙醇胺(tea)；所述分散劑的質量優(yōu)選為有機成分質量的1.3％～3％；所述增塑劑為本領域技術人員熟知的增塑劑即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為聚乙二醇和/或鄰苯二甲酸二丁酯(dbp)；所述增塑劑的質量優(yōu)選為有機成分質量的0.2％～1.6％；所述有機溶劑為本領域技術人員熟知的有機溶劑即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為乙醇、2-丁酮與1-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)中的一種或多種。在本發(fā)明中，所述有機成分優(yōu)選包括0.3～1wt％的聚乙烯醇縮丁醛、4～10wt％的聚醚砜、1～2wt％的聚乙烯吡咯烷酮、0.3～1wt％的三乙醇胺、0.1～0.8wt％的聚乙二醇、0.1～0.8wt％的鄰苯二甲酸二丁酯、20～40wt％的乙醇、40～70wt％的2-丁酮與20～40wt％的1-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)。

所述氧化鉍基電解質漿料的制備方法為本領域技術人員熟知的制備方法即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選按照以下方法制備：將粘結劑、分散劑與增塑劑分散到有機溶劑中，球磨1～5h后靜置10～50h得到有機成分；將氧化鉍基電解質與有機成分混合，球磨20～100h，得到氧化鉍基電解質漿料。

將氧化鉍基電解質漿料涂覆在致密電解質層上后，優(yōu)選自然固化后再涂覆，直至達到氧化鉍基點基質層的厚度，再將其置于30℃～50℃流動空氣中干燥1～5h后，再進行低溫共燒，得到設置有氧化鉍基致密電解質層與致密電解質層的陽極支撐體；所述低溫共燒的溫度優(yōu)選為700℃～900℃；所述低溫共燒的時間優(yōu)選為5～30h。

在所述設置有氧化鉍基致密電解質層與致密電解質層的陽極支撐體的氧化鉍基致密電解質層上制備陰極活性層，得到低溫固體氧化物燃料電池。所述陰極活性層的制備方法為本領域技術人員熟知的制備方法即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選按照以下方法制備：將陰極活性材料與乙基纖維素的松油醇溶液混合，得到陰極漿料；所述陰極活性材料同上所述，在此不再贅述；所述乙基纖維素的松油醇溶液中乙基纖維素的質量分數優(yōu)選為5％～30％；所述陰極漿料的固含量優(yōu)選為40％～60％；采用絲網印刷技術在氧化鉍基致密電解質層上制備陰極活性層；得到陰極活性層后，優(yōu)選在低溫下共燒，得到低溫固體氧化物燃料電池；所述低溫的溫度優(yōu)選為600℃～800℃；所述共燒的時間優(yōu)選為1～30h，更優(yōu)選為1～20h，再優(yōu)選為1～15h，再優(yōu)選為3～10h，最優(yōu)選為3～5h。

圖2為本發(fā)明提供的低溫固體氧化物燃料電池的制備流程示意圖。

本發(fā)明制備方法結合共壓與漿料涂覆技術，制備方法簡單、效率高，成本低，適合工業(yè)化生產，對氧化鉍基低溫固體氧化物燃料電池具有重要的意義。

為了進一步說明本發(fā)明，以下結合實施例對本發(fā)明提供的一種低溫固體氧化物燃料電池及其制備方法進行詳細描述。

實施例1

陽極支撐層的電子傳導相nio粉體由堿式碳酸鎳600℃分解所得，其粒徑d50＝0.4μm，離子傳導相sm0.075nd0.075ce0.85o2-δ由檸檬酸鹽燃燒法獲得(sndc，粉體700℃空氣中處理3h)，其粒徑d50＝0.4μm。

將上述陽極支撐層nio和sndc混合粉體按體積比60:40配料，加入質量分數20％的淀粉，在乙醇中球磨10小時均勻混合，干燥后得到含有淀粉的nio-sndc混合粉體。

取適量含淀粉nio-sndc混合粉體，干壓法壓制得約900μm厚的陽極支撐體陶瓷生坯；采用同樣的方法取適量檸檬酸鹽燃燒法獲得的松散sndc粉體，共壓法制得約20μm厚sndc薄膜，得到nio-sndc|sndc雙層半電池生坯，置于1400℃共燒5h，得到單層電解質陽極支撐體半電池陶瓷燒結體。

將粘結劑0.5g聚乙烯醇縮丁醛(pvb)和5g聚醚砜(pesf)、分散劑1.6g聚乙烯吡咯烷酮(pvp)和0.4g三乙醇胺(tea)、增塑劑0.3g聚乙二醇和0.2g鄰苯二甲酸二丁酯(dbp)均勻分散到三種溶劑20g乙醇、50g2-丁酮和22g1-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)當中，球磨1h，靜置10h待其混合均勻后，得到用于制備bi基漿料懸浮液的有機組分；取10g檸檬酸鹽燃燒法獲得顆粒較為均勻的er0.4bi1.6o3(esb，粉體600℃空氣中處理5h，其粒徑d50＝0.45μm)，加入配置好的有機溶劑中，球磨24h，得到固含量為10％esb電解質粉體漿料。

將esb漿料均勻涂覆在單層電解質陽極支撐體半電池陶瓷燒結體電解質表面上，置于空氣中自然固化30min，待其固化后，重復進行漿料涂覆操作，以獲得期望的esb電解質厚度(約20μm)。

將固化后的esb電解質薄膜生坯放置在40℃的流動空氣中干燥1h。

將干燥后的esb電解質薄膜生坯體置于馬弗爐中800℃低溫共燒10h得到陽極支撐雙層電解質半電池預燒體。

將esb粉體與檸檬酸鹽燃燒法獲得的la0.74bi0.1sr0.16mno3-δ(lbsm)以體積比1:1均勻混合，球磨2h得到陰極活性層復合陶瓷粉體esb-lbsm，將其均勻分散到質量分數10％乙基纖維素的松油醇溶液中，球磨5h，獲得固含量50％的陰極漿料；采用絲網印刷技術在陽極支撐雙層電解質半電池預燒體esb電解質表面制備陰極活性層esb-lbsm(厚度約20μm)，750℃共燒3h后得到陽極支撐體、陽極側致密電解質、氧化鉍致密電解質層及陰極活性層四層結構單電池片nio-sndc|sndc|esb|esb-lbsm即低溫固體氧化物燃料電池。

利用掃描電子顯微鏡為實施例1中得到的低溫固體氧化物燃料電池進行分析，得到其整體斷面的掃描電子顯微鏡照片，如圖3所示。

對實施例1中得到的低溫固體氧化物燃料電池的性能進行測試，得到其在不同溫度下的電池性能圖，如圖4與圖5所示，其中圖4為不同溫度下的p-i、v-i曲線；圖5為不同溫度下的交流阻抗譜圖。

實施例2

陽極支撐層的電子傳導相nio粉體制備方法同實施例1，離子傳導相g0.1ce0.9o2-δ由檸檬酸鹽燃燒法獲得(gdc，粉體800℃空氣中處理3h，其粒徑d50＝0.5μm)。

將上述陽極支撐層nio和gdc混合粉體按體積比60:40配料，加入質量分數20％的淀粉，在乙醇中球磨10小時均勻混合，干燥后得到含有淀粉的nio-gdc混合粉體。

取適量含淀粉nio-gdc混合粉體，干壓法壓制得約900μm厚的陽極支撐體陶瓷生坯；取適量檸檬酸鹽燃燒法獲得的松散gdc粉體，共壓法制得約15μm厚gdc薄膜，得到nio-gdc|gdc雙層半電池生坯，置于1400℃共燒5h，得到單層電解質陽極支撐體半電池陶瓷燒結體。

氧化鉍電解質層采用er0.4bi1.6o3，esb電解質粉體制備、漿料配制及薄膜制備方法同實施例1，此實施例中獲得的esb厚度約為15μm。

將esb粉體與檸檬酸鹽燃燒法獲得的la0.8sr0.2mno3-δ(lsm)以體積比1:1均勻混合，球磨2h得到陰極活性層復合陶瓷粉體esb-lsm，將其均勻分散到質量分數10％乙基纖維素的松油醇溶液中，球磨5h，獲得固含量50％的陰極漿料；采用絲網印刷技術在陽極支撐雙層電解質半電池預燒體esb電解質表面制備陰極活性層esb-lsm，750℃共燒3h后得到陽極支撐體四層結構單電池片nio-gdc|gdc|esb|esb-lsm即低溫固體氧化物燃料電池

利用掃描電子顯微鏡為實施例2中得到的低溫固體氧化物燃料電池進行分析，得到其整體斷面的掃描電子顯微鏡照片，如圖6所示。

對實施例2中得到的低溫固體氧化物燃料電池的性能進行測試，得到其在不同溫度下的電池性能圖，如圖7與圖8所示，其中圖7為不同溫度下的p-i、v-i曲線；圖8為不同溫度下的交流阻抗譜圖。

實施例3

陽極支撐層的電子傳導相nio粉體制備方法同實施例1，離子傳導相sm0.2ce0.8o2-δ由檸檬酸鹽燃燒法獲得(sdc，粉體600℃空氣中處理3h)，其粒徑d50＝0.4μm。

將上述陽極支撐層nio和sdc混合粉體按體積比60:40配料，加入質量分數20％的淀粉，在乙醇中球磨10小時均勻混合，干燥后得到含有淀粉的nio-sdc混合粉體。

取適量含淀粉nio-sdc混合粉體，干壓法壓制得約900μm厚的陽極支撐體陶瓷生坯；采用同樣的方法取適量檸檬酸鹽燃燒法獲得的松散sdc粉體，共壓法制得約20μm厚sdc薄膜，得到nio-sdc|sdc雙層半電池生坯，置于1400℃共燒5h，得到單層電解質陽極支撐體半電池陶瓷燒結體。

氧化鉍電解質層采用y0.5bi1.5o3(ysb，檸檬酸鹽法獲得粉體700℃空氣中處理5h，其粒徑d50＝0.45μm)，ysb電解質粉體制備、漿料配制及薄膜制備方法同實施例1。

將ysb粉體與檸檬酸鹽燃燒法獲得的lsm以體積比1:1均勻混合，球磨2h得到陰極活性層復合陶瓷粉體ysb-lsm，將其均勻分散到質量分數10％乙基纖維素的松油醇溶液中，球磨5h，獲得固含量50％的陰極漿料；采用絲網印刷技術在陽極支撐雙層電解質半電池預燒體ysb電解質表面制備陰極活性層ysb-lsm，750℃共燒3h后得到陽極支撐體四層結構單電池片nio-sdc|sdc|ysb|ysb-lsm即低溫固體氧化物燃料電池。

實施例4

陽極支撐體選用單相混合離子電子導體層狀鈣鈦礦材料prbamn2o5+δ(pbmo)，該材料由檸檬酸鹽法獲得的pr0.5ba0.5mno3-δ(pbm，1000℃空氣中處理5h)在5％的h2/ar中800℃還原12h制得，其粒徑d50＝0.25μm。

向pbmo陶瓷粉體中加入質量分數10％的淀粉，在乙醇中球磨10小時均勻混合，干燥后得到含有淀粉的pbmo粉體。

取適量含淀粉pbmo粉體，干壓法壓制得800μm厚的陽極支撐體陶瓷生坯；采用同樣的方法取適量gdc(粉體制備方法同實施例2，粒徑d50＝0.5μm)粉體，共壓法制得約20μm厚gdc薄膜，得到pbmo|gdc雙層半電池生坯，置于1200℃共燒5h，得到單層電解質陽極支撐體半電池陶瓷燒結體。

氧化鉍電解質層采用ysb，ysb電解質粉體制備、漿料配制及薄膜制備方法同實施例3。

ysb-lsm陰極活性層陶瓷粉體、固含量50％的陰極漿料及陰極活性層的制備方法實施例3，最后得到陽極支撐體四層結構單電池片pbmo|gdc|ysb|ysb-lsm即低溫固體氧化物燃料電池。

實施例5

采用實施例4的方法，將gdc更改為sndc(粉體制備方法同實施例1，d50＝0.4μm)，獲得pbmo|sndc雙層半電池。

氧化鉍電解質層采用esb，氧化鉍電解質粉體制備、漿料配制及薄膜制備方法同實施例1。

將esb粉體與檸檬酸鹽法獲得的pbm(其粒徑d50＝0.25μm)以體積比1:1均勻混合，球磨2h得到陰極活性層復合陶瓷粉體esb-pbm，將其均勻分散到質量分數10％乙基纖維素的松油醇溶液中，球磨5h，獲得固含量50％的陰極漿料；采用絲網印刷技術在陽極支撐雙層電解質半電池預燒體esb電解質表面制備陰極活性層esb-pbm，750℃共燒3h后得到陽極支撐體四層結構單電池片pbmo|sndc|esb|esb-pbm即低溫固體氧化物燃料電池。