的轉(zhuǎn)速設(shè)定為5圈/分鐘，厚度約為200nm，在完成SnaiCea9O2薄膜的濺射之后，在其上涂覆銀漿，在四端子法電池測試裝置上進(jìn)行電池性能測試，以空氣為陰極氣，濕氫氣為陽極氣，電池在600°C的運(yùn)行溫度下，電池最大功率密度可以達(dá)到0.6W/cm2，在0.8V的定電壓之下電池性能可以達(dá)到0.52mff/cm2 ;在550°C的運(yùn)行溫度下，電池最大功率密度可以達(dá)到430mW/cm2，在0.8V的定電壓之下電池性能可以達(dá)到380mW/cm2 ;有效提高了電池的中、低溫性能，且在電池運(yùn)行200小時之后功率沒有明顯衰減。
[0023]實(shí)施例3
[0024]在La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.802_x(0 彡 x 彡 0.3)/Gd0.陰極支撐的膜電極的Gd0.!Ce0.鞏.95電解質(zhì)表面濺射晶面擇優(yōu)取向?yàn)?111)的Pra 90L 95陽極薄膜，其中PraiCea9Oh95薄膜的濺射在200oC的溫度下進(jìn)行，Ar流量為20.0ml min—1，O2流量為2.0mlmirT1，靶基距為約6cm，以鈰/鐠(摩爾比為9/1)合金材料為靶材，靶材純度在99.99%之上，抽真空至8*10_4Pa，濺射功率為12W/cm2，濺射氣壓為0.5Pa,基片臺的轉(zhuǎn)速設(shè)定為5圈/分鐘，厚度約為200nm，在完成Pra ^e0.90L 95薄膜的濺射之后，在其上涂覆銀漿，在四端子法電池測試裝置上進(jìn)行電池性能測試，以空氣為陰極氣，甲烷為陽極氣，電池在600°C的運(yùn)行溫度下，電池最大功率密度可以達(dá)到0.8W/cm2，在0.8V的定電壓之下電池性能可以達(dá)到0.64ff/cm2 ;在550°C的運(yùn)行溫度下，電池最大功率密度可以達(dá)到480mW/cm2，在0.8V的定電壓之下電池性能可以達(dá)到420mW/cm2 ;且在電池運(yùn)行200小時之后陽極表面沒有產(chǎn)生積碳，功率沒有明顯衰減，有效提高了電池的中、低溫性能。
[0025]實(shí)施例4
[0026]在La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.802_x(0 彡 x 彡 0.3)/Gd0.陰極支撐的膜電極的GdaiCea9Oh95電解質(zhì)表面濺射晶面擇優(yōu)取向?yàn)?110)的CO(l.Q5Ce(l.9502_y (O彡y彡0.05)陽極薄膜，其中Coatl5Cea95CVy薄膜的濺射在100°C的溫度下進(jìn)行，Ar流量為10.0ml mirT1，O2流量為2.4ml mirT1，靶基距為約6cm，以鈰/鈷(摩爾比為95/5)合金材料為靶材，靶材純度在99.99%之上，抽真空至8*10_4Pa，濺射功率為6W/cm2，濺射氣壓為1.0Pa,基片臺的轉(zhuǎn)速設(shè)定為5圈/分鐘，厚度約為lOOnm，在完成Cotl.05Ce0.9502_y薄膜的濺射之后，在其上涂覆銀漿，在四端子法電池測試裝置上進(jìn)行電池性能測試，以空氣為陰極氣，甲烷為陽極氣，電池在600°C的運(yùn)行溫度下，電池最大功率密度可以達(dá)到0.6W/cm2，在0.8V的定電壓之下電池性能可以達(dá)到0.46ff/cm2 ;在550°C的運(yùn)行溫度下，電池最大功率密度可以達(dá)到480mW/cm2，在0.8V的定電壓之下電池性能可以達(dá)到360mW/cm2 ;且在電池運(yùn)行200小時之后陽極表面沒有產(chǎn)生積碳，功率沒有明顯衰減，有效提高了電池的中、低溫性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有擇優(yōu)取向的摻雜氧化鈰催化薄膜，其特征在于:氧化鈰基催化薄膜具有擇優(yōu)暴露晶面； 氧化鋪基催化薄膜材料為 LnxCehxCVd, Ln 為 Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、T1、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb 中的一種，O 彡 X 彡 0.5 ;0 彡 d 彡 0.2 ;或者為 LnxByCel_x_y02_d，其中 Ln 為 Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、T1、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb中的一種，B 為 Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、T1、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb、La、Sm、Gd、Y、Mn 中的一種，O彡X彡0.3 ;0彡y彡0.2 ;0彡d彡0.2。2.按照權(quán)利要求1所述的氧化鈰基薄膜，其特征在于:所述氧化鈰基薄膜總厚度在I納米-8微米之間。3.按照權(quán)利要求1所述的氧化鈰基薄膜，其特征在于:所述氧化鈰基薄膜總厚度最好為6納米-5微米之間。4.按照權(quán)利要求1所述的摻雜氧化鈰催化薄膜，其特征在于:其擇優(yōu)暴露晶面為(110)、(100)或(111)。5.按照權(quán)利要求1所述的摻雜氧化鈰催化薄膜，其特征在于:其擇優(yōu)暴露晶面是指(111)、(100)或(110)晶面。6.一種權(quán)利要求1所述的摻雜氧化鈰薄膜的制備方法，其特征在于:摻雜氧化鈰薄膜采用磁控反應(yīng)濺射的方法制備。7.按照權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于: 磁控濺射所用靶材為相應(yīng)比例組分的鈰基合金靶材；所述相應(yīng)比例組分是指與氧化鈰基薄膜中金屬元素的比例組分，具體的組成如下: LnxCei_x，其中 Ln 為 Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、T1、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb 中的一種，O彡X彡0.5 ; 或者 LnxByCeny，其中 Ln 為 Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、T1、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb 中的一種，B 為 Pr、Nd、Eu、Tb、Dy、Er、Yb、T1、Zr、Sn、Cu、Zn、Co、Nb、La、Sm、Gd、Y、Mn 中的一種，O ^ X ^ 0.3 ；0 ^ y ^ 0.2o8.按照權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于: 首先在陽極支撐的陽極/氧化鋯基電解質(zhì)，陽極/氧化鈰基電解質(zhì)膜電極基底上，或者陰極支撐的陰極/氧化鋯基電解質(zhì)薄膜、陰極/氧化鈰基電解質(zhì)膜電極基底上磁控反應(yīng)濺射具有擇優(yōu)暴露晶面的摻雜氧化鈰催化薄膜，其濺射參數(shù)為:靶基距為5-9cm，基片臺的轉(zhuǎn)速在1-20圈/分鐘，濺射氣壓為0.1Pa-l.5Pa，濺射功率密度P=3-12W/cm2，氧氣流量與氬氣流量之比為1/2-1/20，濺射基底溫度在30-800°C，通過改變?yōu)R射參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)沉積擇優(yōu)暴露(111)、( 110 )或(100 )晶面的摻雜氧化鈰薄膜。9.一種權(quán)利要求1所述的氧化鈰基催化薄膜的應(yīng)用，其特征在于:所述的氧化鈰基薄膜在氧化鋯基電解質(zhì)上作為電極使用，或作為催化層使用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有擇優(yōu)暴露晶面的摻雜氧化鈰薄膜，可以作為固體氧化物燃料電池的電極，也可以作為催化劑用于催化反應(yīng)；該薄膜采用磁控反應(yīng)濺射的方法制備。具有擇優(yōu)暴露晶面的摻雜氧化鈰薄膜的使用，有效提高了固體氧化物燃料電池陰極對氧氣、陽極對燃料氣的電催化活性，減少了電極極化電阻，有效的提高了電池的中、低溫性能。
【IPC分類】C23C14/08, H01M4/86, C23C14/35, H01M4/90
【公開號】CN104934614
【申請?zhí)枴緾N201410105729
【發(fā)明人】程謨杰, 武衛(wèi)明
【申請人】中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2014年3月20日