【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请要求于2022年11月24日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0159246号韩国专利申请和于2023年02月13日在韩国知识产权局提交的第10-2023-0018668号韩国专利申请的优先权权益，所述韩国专利申请的全部内容通过引用被包含于此。本公开涉及一种多孔固体氧化物复合物以及包括该多孔固体氧化物复合物的固体氧化物电池，其中，多孔固体氧化物复合物提供了足够的电极层的结构刚性，使得能够顺利地向电极层供应气体，并且使电极层能够具有有效的电子传导路径，从而提供高面积的三相界面。
技术介绍
1、固体氧化物燃料电池(sofc)和固体氧化物电解池(soec)通过电池(该电池利用空气电极、燃料电极、具有氧离子传导性的固体氧化物电解质组成)的电化学反应产生电能并且通过固体氧化物燃料电池的逆反应电解水来产生氢气。该电池具有其中空气电极和燃料电极分别设置在具有氧离子传导性的固体氧化物电解质的两侧处的构造，其中，空气和氢气通过形成在分隔件上的气流路径分别供应到空气电极和燃料电极以进行电化学反应来发电或执行电解。
2、实际发生反应的空气电极和燃料电极应使得气体能够容易地进入以使反应有效并具有高电子传导率和离子传导率。特别地，空气电极和燃料电极应具有良好地将离子和气体转移到三相界面(电解质、电极和气体相交的界面)的内部结构。
技术实现思路
1、技术问题
2、本公开的一方面提供了一种多孔固体氧化物复合物，该多孔固体氧化物复合物提供足够的电极层的结构刚性，能够顺利地向电极
3、解决问题的方案
4、根据本公开的一些实施例的多孔固体氧化物复合物包括电极材料和固体氧化物电解质材料的复合物并且具有介孔和微孔，所述介孔以蛋白石结构布置使得具有大致球形形状和基本相同的尺寸的所述介孔中的每个规则地布置并且紧密堆积，所述微孔连接所述介孔。
5、所述蛋白石结构可具有以下结构：四个至六个所述介孔横向布置于至少一个所述介孔，两个至三个所述介孔直接置于至少一个所述介孔的顶部上，并且两个至三个所述介孔直接置于至少一个所述介孔的下方。
6、至少一个所述介孔可通过至少一个所述微孔连接到所述介孔中的相邻的一个介孔，并且所述介孔中的每个可连接到至少三个微孔。
7、所述介孔的平均孔径可以为0.3μm至20μm。
8、所述介孔中的每个可以是大致球形形状，并且具有球形形状的所述介孔中的每个的平均直径可以为0.3μm至20μm。
9、所述微孔中的每个可具有管状形状，并且具有比所述介孔的平均孔径小的平均直径。所述管状形状的所述微孔的平均直径可以为0.03μm至2μm并且所述管状形状的所述微孔的平均长度可以为0.05μm至3μm。
10、所述固体氧化物电解质材料可包括氧化钇稳定的氧化锆(ysz)、氧化钪稳定的氧化锆(scsz)、掺杂氧化钆的二氧化铈(gdc)、掺杂氧化钐的二氧化铈(sdc)、掺杂锶和镁的镓酸镧(lsgm)、掺杂氧化钐和二氧化铈的锆酸钡(bazro3)、掺杂氧化钐和二氧化铈的铈酸钡(baceo3)或它们的组合。
11、所述电极材料可以是空气电极材料，所述空气电极材料包括镧锶锰氧化物(lsm)、镧锶铁氧化物(lsf)、镧锶钴氧化物(lsc)、镧锶钴铁氧化物(lscf)、钐锶钴氧化物(ssc)、钡锶钴铁氧化物(bscf)、铋钌氧化物或它们的组合。
12、所述电极材料可以是燃料电极材料，所述燃料电极材料包括镍(ni)、钴(co)、钌(ru)、钯(pd)、铂(pt)、它们的氧化物或它们的组合。
13、所述电极材料与所述固体氧化物电解质材料的重量比可以为4:1至0.25:1。
14、所述多孔固体氧化物复合物的孔隙率可以为30％至50％。
15、根据本公开的一些实施例的制备多孔固体氧化物复合物的方法包括：在基板上以蛋白石结构布置造孔剂使得所述蛋白石结构的所述造孔剂与所述多孔固体氧化物复合物的所述介孔对应，其中，所述蛋白石结构是具有基本相同的尺寸的多个球规则地布置并紧密堆积的结构；在所述造孔剂之间形成连接部，其中，所述连接部的所述形状为管状形状使得所述连接部与所述多孔固体氧化物复合物的所述微孔对应；减小所述造孔剂的尺寸；用电极材料和固体氧化物电解质材料填充所述造孔剂之间的所述空间；以及通过热处理来烧制所述电极材料和所述固体氧化物电解质材料，从而去除所述造孔剂和所述连接部。
16、可通过以下方法执行以所述蛋白石结构布置所述造孔剂的步骤：朗缪尔-布洛杰特(lb)法、使用模版的方法、旋涂法、喷涂法或在浸渍后形成自组装的方法。
17、所述造孔剂可包括二氧化硅、炭黑、聚苯乙烯(ps)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚四氟乙烯、淀粉或它们的组合。
18、所述造孔剂可具有与所述介孔中的所述一个介孔相同的形状和布置的结构。
19、可通过在150℃至300℃下进行10分钟至30分钟的热处理来执行形成所述连接部的步骤。
20、可使用化学蚀刻法或等离子蚀刻法来执行减小所述造孔剂的所述尺寸的步骤。
21、可进行1分钟至10分钟所述蚀刻。
22、可在800℃至1500℃下进行1小时至5小时的所述热处理。
23、根据一些实施例的固体氧化物电池包括固体氧化物电解质以及分别设置在所述固体氧化物电解质的任一侧上的空气电极和燃料电极，其中，所述空气电极、所述燃料电极或它们两者包括包含电极材料和固体氧化物电解质材料的多孔固体氧化物复合物。
24、所述多孔固体氧化物复合物具有介孔和微孔，所述介孔以蛋白石结构布置，在所述蛋白石结构中，所述介孔中的每个具有大致球形形状和基本相同的尺寸并且所述球规则地布置并紧密堆积，所述微孔连接所述介孔。
25、所述固体氧化物电池可以是固体氧化物燃料电池(sofc)、固体氧化物电解池(soec)或它们两者。
26、专利技术的有益效果
27、根据一些实施例，多孔固体氧化物复合物提供了足够的电极层的结构刚性，能够顺利地向电极层供应气体，并且使电极层能够具有有效的电子传导路径，从而提供高面积的三相界面。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种多孔固体氧化物复合物，包括：
2.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
3.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
4.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
5.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
6.根据权利要求5所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
7.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
8.根据权利要求7所述的多孔固体氧化物复合物，其中，所述管状形状的所述微孔的平均长度为0.05μm至3μm。
9.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
10.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
11.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
12.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
13.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
14.一种制备多孔固体氧化物复合物的方法，包括：
15.根据权利要求14所述
16.根据权利要求14所述的方法，其中，
17.根据权利要求14所述的方法，其中，
18.根据权利要求14所述的方法，其中，
19.根据权利要求14所述的方法，其中，
20.一种固体氧化物电池，包括：
21.根据权利要求20所述的固体氧化物电池，其中，
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种多孔固体氧化物复合物，包括：
2.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
3.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
4.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
5.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
6.根据权利要求5所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
7.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
8.根据权利要求7所述的多孔固体氧化物复合物，其中，所述管状形状的所述微孔的平均长度为0.05μm至3μm。
9.根据权利要求1所述的多孔固体氧化物复合物，其中，
10.根据权利要求1所述的多孔固体...
【专利技术属性】
技术研发人员：李载锡，朴重德，李弘烈，张宰赫，梁正承，张炳哲，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：
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