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CN1985397B

Solid oxide fuel cell

Abstract

The SOFC battery includes: a metal support (1), which terminates in a substantially pure electronically conductive oxide; an active anode layer (2), which is composed of co-doped zirconia based on an oxygen ion conductor; and an active cathode layer (5); And a mixture layer of LSM and ferrite, which acts as a transition layer (6) to the cathode current collector (7) of the single-phase LSM. The use of metal support instead of Ni-YSZ anode support increases the mechanical strength of the support and ensures the redox stability of the support. The porous ferritic stainless steel terminates in a pure electronically conductive oxide to prevent the reaction between metals in the active anode that tends to dissolve into the ferritic stainless steel and cause a harmful phase shift from ferrite to austenitic structure.

CN1985397B, drawing sheet 1
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Expired 9 June 2025, 1.3 years ago.

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23 claims: 2 independent, 21 dependent

  1. 1
    SOFC电池,其包括: 金属支撑材料, 活性阳极层,由良好的碳氢化合物裂解催化剂构成, 电解质层, 活性阴极层,和 到阴极集电器的过渡层,所述过渡层由LSM和铁素体的混合物构成,或者由单相LSM构 成,以及 提供用于阻止所述金属支撑和活性阳极之间扩散的装置, 其特征在于,通过渐变的、终止于基本纯净的电子导电氧化物的金属支撑阻止了金属 支撑和活性阳极之间的扩散。
  2. 2
    根据权利要求1的SOFC电池,其特征在于,所述金属支撑由FeCrM x 类型的金属合金 构成,Μ* 为 Ni, Ti, Ce, Μη, Mo, W, Co, La, Y 或 Al。
  3. 3
    根据权利要求1的SOFC电池,其特征在于,所述活性阳极层由良好的碳氢化合物裂 解催化剂构成。
  4. 4
    根据权利要求1的SOFC电池,其特征在于,在电解质层和活性阴极层之间具有掺杂 的氧化肺的反应阻挡层。
  5. 5
    根据权利要求4的SOFC电池,其特征在于,所述反应阻挡层具有0. 1至lum的厚 度。
  6. 6
    根据权利要求1的SOFC电池,其特征在于,所述活性阴极层由以下复合物构成,该复 合物一种材料选自ScYSZ和掺杂的氧化肺,另一种材料选自LSM, LnSrMn, LnSrFeCo (丫-心’) Fe—yCOyOg, (GdrSrjFe—yCOyOs 和(GdrCaJsFe—yCOyCV
  7. 7
    根据权利要求1的SOFC电池,其特征在于,所述电解质层由共掺杂的氧化错或共掺 杂的氧化肺基氧离子导体构成。 根据权利要求7的SOFC电池,其特征在于,所述电解质层具有0. 1至20 μ m的厚度。
  8. 8
    9. 根据权利要求1的SOFC电池,其特征在于,活性阳极(2)具有1至50 um的厚度。
  9. 9
    10. 根据权利要求1的SOFC电池,其特征在于,过渡层⑹由单相LSM构成。
  10. 10
    11. 根据权利要求1的SOFC电池,其特征在于,多孔Fe-Cr Μ’金属支撑的内和外表面 具有涂层。
  11. 11
    12. 根据权利要求1的SOFC电池,其特征在于,所述金属支撑由含Fe-Cr的合金与0至 50 %金属氧化物的添加剂制造。
  12. 12
    13. 根据权利要求1的SOFC电池,其特征在于,所述活性阴极层由掺杂的氧化错或氧化 肺与(La, Gd, Sr) (Fe, Co)0 3 _ 5 的混合物构成,其中掺杂物是Sc, Y, Ce, Ga, Sm, Gd, Ca,任意 Ln元素或其组合。
  13. 13
    14. SOFC电池,其包括: 金属支撑材料, 活性阳极层,由良好的碳氢化合物裂解催化剂构成, 电解质层, 活性阴极层,和 到阴极集电器的过渡层,所述过渡层由LSM和铁素体的混合物构成,或者由单相LSM构 CN 1985397 Β 成,以及 提供用于阻止所述金属支撑和活性阳极之间扩散的装置, 其特征在于,由阳极层阻止所述金属支撑和活性阳极之间的扩散,所述阳极层由多孔 材料构成,所述多孔材料是在烧结之后渗透的。
  14. 14
    15. 根据权利要求14的SOFC电池,其特征在于,添加到支撑材料中的金属氧化物从由 掺杂的氧化错、掺杂的氧化肺、ΑΙ2Ο3、TiCVMgO、CaO、Cr 2 O 3 FeO x 或其组合构成的组中选择。
  15. 15
    16. 根据权利要求14的SOFC电池,其特征在于,所述活性阳极层由掺杂的氧化错或掺 杂的氧化肺构成,其中掺杂物是Sc, Y, Ce, Ga, Sm, Gd, Ca,任意Ln元素或其组合。
  16. 16
    17. 根据权利要求16的SOFC电池,其特征在于,所述活性阳极层由混合有金属合金的 掺杂的氧化错或氧化肺构成,其中掺杂物是Sc,Y, Ce, Ga, Sm, Gd, Ca,任意Ln元素或其组合。 1 根据权利要求14的SOFC电池,其特征在于,所述电解质由掺杂的氧化错或掺杂的 氧化肺构成,其中掺杂物是Sc, Y, Ce, Ga, Sm, Gd, Ca或其任意组合。
  17. 17
    19. 根据权利要求14的SOFC电池,其特征在于,所述活性阳极由带有金属催化剂的掺 杂的氧化错或掺杂的氧化肺的多孔层构成,其中掺杂物是Sc, Y, Ce, Ga, Sm, Gd, Ca,任意Ln 元素或其组合。
  18. 18
    20. 根据权利要求14的SOFC电池,其特征在于,所述活性阴极层由多孔层构成,在烧结 之后向其中渗透活性阴极。
  19. 19
    21. 根据权利要求20的SOFC电池,其特征在于,所述活性阴极层由掺杂的氧化错或掺 杂的氧化肺构成,其中掺杂物是Sr, Y, Ce, Ga, Sm, Gd, Ca,任意Ln元素或其组合。
  20. 20
    22. 根据权利要求21的SOFC电池,其特征在于,所述活性阴极层由混合有金属合金的 掺杂的氧化错或掺杂的氧化肺构成,其中掺杂物是Sr, Y, Ce, Ga, Sm, Gd, Ca,任意Ln元素或 其组合。
  21. 21
    23. 根据权利要求20的SOFC电池,其特征在于,所述电解质由掺杂的氧化错或氧化肺 构成,其中掺杂物是Sc, Y, Ce, Ga, Sm, Gd, Ca或其任意组合。
  22. 22
    24. 根据权利要求20的SOFC电池,其特征在于,所述活性阳极由带有金属催化剂的掺 杂的氧化错或掺杂的氧化肺的多孔层构成,其中掺杂物是Sc, Y, Ce, Ga, Sm, Gd, Ca,任意Ln 元素或其组合。
  23. 23
    25. 根据权利要求20的SOFC电池,其特征在于,所述活性阴极由掺杂的氧化错或掺杂 的氧化肺与(La, Gd, Sr) (Fe,Co)0 3 _ 5 的混合物构成,其中掺杂物是Sc, Y, Ce, Ga, Sm, Gd, Ca, 任意Ln元素或其组合。
Independent claims23