楊瑩，張雁祥，閆牧夫

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 150001）

0 引言

2021 年發(fā)布的《中國(guó)氣候變化藍(lán)皮書(shū)》指出：全球主要溫室氣體的平均濃度均創(chuàng)新高，全球變暖仍在持續(xù)；中國(guó)是全球氣候變化的敏感區(qū)和影響顯著區(qū)，升溫速率高于同期的全球平均水平且高溫等極端天氣事件具有增多、增強(qiáng)的趨勢(shì)［1］。為更好地應(yīng)對(duì)日漸嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題和全球變暖等氣候問(wèn)題，我國(guó)提出了二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的“雙碳”目標(biāo)。

為早日實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，“堅(jiān)持清潔低碳導(dǎo)向”成為我國(guó)新時(shí)代能源政策理念之一［2］。固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）是一種能源轉(zhuǎn)換裝置，可以通過(guò)氫與氧的電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能和熱能。由于氫與氧的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物僅有水，因此，SOFC能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的“零排放”，與清潔能源的發(fā)展方向高度契合；同時(shí)，SOFC突破了卡諾循環(huán)理論的限制，具有高能量轉(zhuǎn)換效率［3］。集環(huán)保、高能量轉(zhuǎn)換效率和高可靠性于一身的SOFC 為向更環(huán)保、節(jié)能和高效的生產(chǎn)和生活方式轉(zhuǎn)變提供了新的途徑，吸引了眾多研究者的目光［4］。自進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，SOFC 飛速發(fā)展，但傳統(tǒng)SOFC 需要在800 ℃以上的高溫條件下工作，這對(duì)SOFC的材料和封裝方式提出了更高的要求，同時(shí)還帶來(lái)一定的安全問(wèn)題［4-6］。降低電解質(zhì)的厚度是目前降低SOFC工作溫度最有效的途徑之一［7-8］，因此，本文對(duì)SOFC 電解質(zhì)的制備方法進(jìn)行綜述，并對(duì)不同的制備方法進(jìn)行對(duì)比分析。

1 SOFC工作原理

SOFC 單電池主要由陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)組成，其工作原理如圖1所示。電解質(zhì)將陽(yáng)極和陰極分隔開(kāi)，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在獨(dú)立的電極空間進(jìn)行［9］。單電池的陰極通常直接暴露于空氣中，空氣中的氧氣（O2）在陰極被還原為氧離子（O2-）后通過(guò)氧離子導(dǎo)體電解質(zhì)傳輸?shù)疥?yáng)極側(cè)。O2-與氫氣在陽(yáng)極側(cè)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)［10-11］，半電池反應(yīng)產(chǎn)生的電子（e-）通過(guò)外電路進(jìn)行傳輸，產(chǎn)生電流。由于電極需要傳輸氣體以進(jìn)行相應(yīng)的半電池反應(yīng)，因此，電極需要多孔的結(jié)構(gòu)和足夠的化學(xué)催化活性。而電解質(zhì)不僅需要在物理空間上對(duì)電極進(jìn)行分離以避免化學(xué)反應(yīng)直接進(jìn)行，還需要催化氧離子的傳輸并阻礙電子的穿越，因此，固體電解質(zhì)需要高度的致密性、高氧離子導(dǎo)電性以及低電子導(dǎo)電性。

圖1 SOFC工作原理示意Fig.1 Working principle of SOFC

電極上的電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)和電解質(zhì)中的氧離子傳導(dǎo)過(guò)程均為熱激活過(guò)程，因此，當(dāng)SOFC 的工作條件由800 ℃的高溫降至低于600 ℃的中低溫時(shí)，燃料電池內(nèi)部反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)將被減緩，電化學(xué)性能也有所降低［12-13］。目前主要通過(guò)應(yīng)用具有高活性的新型材料或降低電解質(zhì)的厚度來(lái)提高SOFC 在中低溫運(yùn)行時(shí)的輸出性能，但高活性材料通常具有電化學(xué)不穩(wěn)定性，可供實(shí)際應(yīng)用的材料種類有限［3，6］，而低厚度的電解質(zhì)具有更小的歐姆電阻，有利于提高中低溫SOFC 的輸出性能。薄膜制備設(shè)備和技術(shù)的高速發(fā)展為減小電解質(zhì)的厚度提供了可能，因此，減小電解質(zhì)的厚度以降低電解質(zhì)的歐姆電阻是降低SOFC工作溫度最切實(shí)可行的途徑之一［14］。

2 常見(jiàn)的氧離子導(dǎo)體電解質(zhì)

SOFC 中常見(jiàn)的電解質(zhì)材料主要有摻雜的LaGaO3等 鈣 鈦 礦 材 料 和 氧 化 鋯（ZrO2）、氧 化 鈰（CeO2）等螢石型材料。

La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ（LSGM）是一種具有高離子 導(dǎo) 電 性 的LaGaO3基 電 解 質(zhì)［15］。 LSGM 與La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ（LSCF）等鈣鈦礦型陰極材料具有相似的結(jié)構(gòu)和良好的化學(xué)相容性，但LSGM 與NiO 在高溫共燒結(jié)的過(guò)程中會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，難以在Ni基陽(yáng)極上制備單相LSGM［16-17］。

ZrO2和CeO2等材料可通過(guò)摻雜異價(jià)元素引入氧空位。氧化釔摻雜的氧化鋯（Yttria-Stabilized Zirconia，YSZ）具有高離子導(dǎo)電性，其氧空位形成如圖2 所示［18］。CeO2引入氧空位的途徑與ZrO2類似。氧化釓摻雜的氧化鈰（Gadolinium-Doped Ceria，GDC）或氧化釤摻雜的氧化鈰（Samarium-Doped Ceria，SDC）是常見(jiàn)的CeO2基電解質(zhì)。盡管CeO2基電解質(zhì)在中低溫下顯示出較高的離子電導(dǎo)率，但Ce4+在還原氣氛中被還原為Ce3+使其存在電子導(dǎo)電性的現(xiàn)象，因此在SOFC 中的應(yīng)用受到了限制［19-20］。與之相比，YSZ具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，電子導(dǎo)電性極低，是理想的SOFC電解質(zhì)材料；同時(shí)，YSZ的加工工藝較成熟且加工成本較低，是最具商業(yè)價(jià)值的電解質(zhì)材料之一。

圖2 YSZ中氧空位形成機(jī)制（原圖）［18］Fig.2 Formation mechanism of oxygen vacancies in YSZ（original）［18］

3 電解質(zhì)制備技術(shù)

傳統(tǒng)的陶瓷涂層加工方法，如絲網(wǎng)印刷、旋涂法等，均是將目標(biāo)涂層材料的粉體制成漿料并通過(guò)不同的方法涂敷于基底上，最后通過(guò)涂層與基底的高溫共燒使涂層致密化。傳統(tǒng)方法制備的涂層厚度通常在微米尺度，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期探索和實(shí)踐，鮮有研究通過(guò)傳統(tǒng)方法獲得可供應(yīng)用的厚度小于10 μm的電解質(zhì)涂層。隨著薄膜技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積和噴墨打印等多種薄膜制備技術(shù)被廣泛應(yīng)用于薄膜電解質(zhì)的制備，通過(guò)薄膜制備技術(shù)沉積的致密電解質(zhì)薄膜的厚度可低至亞微米尺度，有利于提高中低溫SOFC的電化學(xué)性能。

3.1 絲網(wǎng)印刷法

絲網(wǎng)印刷法是通過(guò)刮條擠壓具有特定圖案的絲網(wǎng)，將漿料漏印在需要印刷的材料上的一種印刷方式［21-22］。印刷過(guò)程中，絲網(wǎng)的計(jì)數(shù)目數(shù)、油墨的質(zhì)量、印刷的時(shí)間或?qū)訑?shù)以及高溫?zé)Y(jié)的工藝參數(shù)等均會(huì)影響涂層最終的組織結(jié)構(gòu)和厚度。通過(guò)絲網(wǎng)印刷沉積的涂層厚度通常大于10 μm［22］。Zhang等［21］通過(guò)單層絲網(wǎng)印刷制備了厚度低至2 μm 的YSZ 涂層，但YSZ 涂層表現(xiàn)出的多孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了低于1.0 V 的開(kāi)路電壓（Open-Circuit Voltage，OCV）。為保證電解質(zhì)層的致密性，印刷層數(shù)至少需增加至5層及以上，如圖3所示。

圖3 印刷層數(shù)對(duì)電池OCV值的影響（原圖）［21］Fig.3 Effect of the number of printed layers on the OCV values of the cells（original）［21］

3.2 旋涂法

旋涂法利用離心力的作用在旋轉(zhuǎn)的基底上沉積涂層漿料，形成的涂層干燥后可進(jìn)入下一個(gè)涂敷周期。通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)速度和涂敷次數(shù)可以調(diào)節(jié)涂層厚度，高旋轉(zhuǎn)速度和低涂敷頻次有利于制備厚度較小的涂層［23］。

相對(duì)于其他涂層制備方法，旋涂法操作簡(jiǎn)單、工藝時(shí)間較短。Chen等［24］和Hui等［25］通過(guò)旋涂法制備的致密YSZ 電解質(zhì)層的厚度均在15 μm 左右。Kim 等［26］首次利用旋涂法在NiO/YSZ 陽(yáng)極功能層上經(jīng)過(guò)1～3 次旋涂制備了2.0～4.4 μm 厚的YSZ 電解質(zhì)，與NiO-YSZ 陽(yáng)極、GDC 緩沖層和LSCF-GDC 陰極組成的單電池在600 ℃時(shí)測(cè)得的峰值功率密度為224 mW/cm2，如圖4所示。

圖4 旋涂次數(shù)對(duì)SOFC電化學(xué)性能的影響（原圖）［26］Fig.4 Effect of spin-coating cycles on electrochemical properties of SOFC（original）［26］

3.3 化學(xué)氣相沉積法

化學(xué)氣相沉積（Chemical Vapor Deposition，CVD）是通過(guò)加熱等方式使材料轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，氣態(tài)物質(zhì)在特定的條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而在基底上生成所需的固態(tài)薄膜。為實(shí)現(xiàn)薄膜的CVD 制備，要求前驅(qū)體材料包含涂層所需的元素種類且易揮發(fā)。傳統(tǒng)CVD技術(shù)所需的反應(yīng)溫度高達(dá)800 ℃以上且會(huì)產(chǎn)生氯化物等具有腐蝕性的副產(chǎn)物［27］。為解決這些問(wèn)題，金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD）、氣溶膠輔助化學(xué)氣相沉積（Aerosol-Assisted Chemical Vapor Deposition，AACVD）等新型CVD技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

MOCVD 不再使用鹵化物作為前驅(qū)體，而是采用分解溫度更低的金屬有機(jī)物，從而顯著降低了CVD 過(guò)程的反應(yīng)溫度，但金屬有機(jī)物的制備難度大、成本高［28］。AACVD將前驅(qū)體霧化形成氣溶膠后輸送到加熱區(qū)，使得不易揮發(fā)的材料也可通過(guò)該方法實(shí)現(xiàn)薄膜的沉積［29-30］，不僅增加了前驅(qū)體材料種類的選擇，還有利于降低生產(chǎn)成本。AACVD還可與其他制備技術(shù)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，形成多種AACVD 變體，例如，可以通過(guò)引入等離子體或氧-乙炔燃燒火焰增加額外的能量以提高反應(yīng)動(dòng)力學(xué)并改善薄膜的組織結(jié)構(gòu)［27，31］。Jang 等［32］通過(guò)AACVD 方法制備了厚度為1 μm 的YSZ 電解質(zhì)并組裝了圖5a 所示的單電池，600 ℃時(shí)測(cè)得的峰值功率密度達(dá)到了600 mW/cm2，如圖5b所示。

圖5 單電池結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能（原圖）［32］Fig.5 Structure of the single cell and its electrochemical performance（original）［32］

原子層沉積（Atomic Layer Deposition，ALD）也是一種改進(jìn)的CVD 方法。前驅(qū)體吸附于基底后，共反應(yīng)物被輸送到前驅(qū)體表面與其反應(yīng)實(shí)現(xiàn)薄膜的生長(zhǎng)。前驅(qū)體和共反應(yīng)物在基底上的交替吸附使薄膜逐層生長(zhǎng)，有利于薄膜厚度的控制，實(shí)現(xiàn)了原子尺度的調(diào)控［33-34］。通過(guò)加熱或引入等離子體可以加速反應(yīng)的進(jìn)行。

Hong 等［35］通過(guò)ALD 方法制備了厚度為180 nm和500 nm 的YSZ 電解質(zhì)，單電池的OCV 均高于1.0 V，具有500 nm 厚電解質(zhì)的單電池在450 ℃時(shí)測(cè)得的峰值功率密度達(dá)380 mW/cm2，如圖6 所示。Cha等［36］的試驗(yàn)表明，ALD 方法制備的陶瓷薄膜中常存在碳、氮等雜質(zhì)，會(huì)對(duì)薄膜造成污染。通過(guò)等離子體增強(qiáng)的ALD（Plasma-Enhanced ALD，PEALD）制備的薄膜中雜質(zhì)含量有所降低，如圖7 所示。Park等［37］在多孔Pt電極上通過(guò)PEALD 沉積了150 nm 厚的YSZ 電解質(zhì)，單電池在500 ℃時(shí)測(cè)得的OCV 高達(dá)1.13 V。

圖6 450 ℃時(shí)具有不同ALD-YSZ的單電池電化學(xué)性能（原圖）［35］Fig.6 Electrochemical performance of single cells with different ALD-YSZ at 450 ℃operating temperature（original）［35］

圖7 不同方法制備的YSZ薄膜化學(xué)成分［36］Fig.7 Chemical constituents of YSZ thin films prepared by different methods［36］

3.4 物理氣相沉積法

與其他薄膜制備技術(shù)相比，物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，PVD）需要在高真空度的環(huán)境下進(jìn)行，設(shè)備復(fù)雜程度更高、沉積速率較低［10］。但PVD 方法不涉及化學(xué)反應(yīng)，可以在低溫環(huán)境中實(shí)現(xiàn)薄膜的生長(zhǎng)，更易獲得高質(zhì)量薄膜；同時(shí)，PVD 過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生有毒或有害的副產(chǎn)物。脈沖激光沉積（Pulsed Laser Deposition，PLD）和磁控濺射（Magnetron Sputtering，MS）是常用于電解質(zhì)薄膜制備的PVD 方法。PLD 和MS 方法均利用了固體靶材，通過(guò)分離固體靶材并使靶材物質(zhì)通過(guò)物理場(chǎng)的作用運(yùn)動(dòng)到襯底表面，進(jìn)而在襯底表面生長(zhǎng)成膜。PLD 利用高能脈沖激光束轟擊靶材，靶材表面的物質(zhì)受熱蒸發(fā)后離開(kāi)靶材并在襯底上沉積成膜［38］，蒸發(fā)出的物質(zhì)具有與靶材相同的化學(xué)計(jì)量比。PLD廣泛應(yīng)用于化學(xué)組分復(fù)雜薄膜的制備，如YSZ［39］，GDC［40］等電解質(zhì)薄膜或La0.6Sr0.4CoO3-δ（LSC）［41］等陰極薄膜。MS 通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用加速并約束了腔室內(nèi)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)［42］，高速運(yùn)動(dòng)的氬離子撞擊靶材從而濺射出靶材原子，靶材原子在碰撞過(guò)程中獲得動(dòng)量并在電磁場(chǎng)的作用下向襯底運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而完成薄膜的生長(zhǎng)。

Infortuna 等［43］和Kwon 等［44］通過(guò)PLD 制備了厚度小于1 μm 的YSZ 電解質(zhì)薄膜，PLD-YSZ 薄膜顯示出較高的孔密度，如圖8 所示。較低的致密度難以滿足電解質(zhì)薄膜的需求。通過(guò)PVD 方法沉積薄膜時(shí)，薄膜的生長(zhǎng)方向與襯底垂直，因此，在多孔襯底上易獲得具有孔隙的柱狀結(jié)構(gòu)。

圖8 PLD-YSZ典型形貌（原圖）［43-44］Fig.8 Typical morphology of PLD-YSZ（original）［43-44］

MS 方法同樣面臨著電解質(zhì)薄膜高致密度的挑戰(zhàn)。一些學(xué)者通過(guò)多種工藝參數(shù)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了PVD 薄膜的形貌和組織結(jié)構(gòu)調(diào)控。Noh 等［45］在具有納米結(jié)構(gòu)的NiO-YSZ 陽(yáng)極上通過(guò)PLD 沉積了厚度為1 μm 的YSZ 電解質(zhì)，單電池的OCV 超過(guò)1.0 V，驗(yàn)證了電解質(zhì)薄膜的致密性。Cho 等［46］通過(guò)PLD 制備了YSZ（厚度約為1 μm）/GDC（厚度為6 μm）雙層電解質(zhì)，單電池的截面形貌如圖9a 所示，其OCV值大于1.0 V，接近理論值，750 ℃下測(cè)得的峰值功率密度達(dá)到438 mW/cm2，如圖9b 所示。Ji等［47］在不同襯底溫度條件下濺射沉積了GDC 薄膜，測(cè)試結(jié)果表明，高襯底溫度下制備的薄膜的離子電導(dǎo)率較低，如圖10a 所示。由圖10b 和圖10c 可以看出，GDC 薄膜的致密度隨著襯底溫度的升高而增加，但高襯底溫度下制備的薄膜具有較多的位錯(cuò)等缺陷，導(dǎo)致離子電導(dǎo)率下降。Frison 等［48］通過(guò)射頻磁控濺射沉積了厚度約為200 nm 的YSZ 電解質(zhì)薄膜。經(jīng)過(guò)1 100 ℃熱處理的薄膜結(jié)構(gòu)如圖10d所示，退火處理后薄膜的擇優(yōu)取向沒(méi)有發(fā)生變化，顯示出了YSZ的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，薄膜的形貌也顯示出了較高的致密度（如圖10e 所示）。Kang 等［49］濺射了YSZ/GDC 雙層電解質(zhì)并將其應(yīng)用于活性面積為7.085 cm2的大型電池中，當(dāng)工作溫度為650 ℃時(shí)，電池的OCV 達(dá)1.0 V 左右，功率密度超過(guò)250 mW/cm2。Shin 等［50］也通過(guò)濺射制備了YSZ/GDC 電解質(zhì)，該電池在500 ℃時(shí)的總輸出功率達(dá)13 W。

圖9 單電池的截面形貌和電化學(xué)性能（原圖）［46］Fig.9 Cross-sectional morphologies and electrochemical performance of the single cell（original）［46］

圖10 不同電解質(zhì)薄膜電導(dǎo)率及組織結(jié)構(gòu)（原圖）［47-48］Fig.10 Conductivity and microstructure of different electrolyte films（original）［47-48］

3.5 噴墨打印法

在計(jì)算機(jī)輔助下，利用噴墨打印可使油墨在襯底上沉積成任意圖案，操作簡(jiǎn)單，制備成本低，可以實(shí)現(xiàn)薄膜的精確控制。通過(guò)控制油墨的固含量、噴嘴的尺寸和打印次數(shù)等可以靈活調(diào)控薄膜的打印效率和厚度等。Sukeshini 等［51］通過(guò)噴墨打印制備了厚度為10～12 μm 的YSZ 電解質(zhì)，800 ℃時(shí)電池的OCV 值高達(dá)1.1 V。Han 等［52］打印了厚度僅有0.8 μm 的YSZ 電解質(zhì)薄膜，電池在550 ℃時(shí)測(cè)得的峰值功率密度達(dá)243 mW/cm2，OCV 大于1.1 V，且在長(zhǎng)達(dá)110 h 的測(cè)試過(guò)程中保持穩(wěn)定，如圖11 所示。但噴墨打印所用的油墨存在固含量較低、穩(wěn)定性較差的缺點(diǎn)［53］，限制了其在器件制備領(lǐng)域的應(yīng)用。

圖11 550 ℃，111 mA/cm2時(shí)電池端電壓、OCV及功率密度（原圖）［50］Fig.11 Terminal voltage，OCV and power density at a current density of 111 mA/cm2 at 550 ℃（original）［50］

3.6 電解質(zhì)制備技術(shù)的對(duì)比

截至2022 年5 月，幾種典型的電解質(zhì)制備技術(shù)的研究成果如圖12 所示（數(shù)據(jù)來(lái)源于Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)）。

圖12 不同電解質(zhì)制備技術(shù)研究成果統(tǒng)計(jì)Fig.12 Research results of different electrolyte preparation techniques

不同電解質(zhì)制備技術(shù)的特點(diǎn)如圖13 所示。絲網(wǎng)印刷法和旋涂法等傳統(tǒng)制備技術(shù)20 世紀(jì)末已應(yīng)用于電解質(zhì)的制備。傳統(tǒng)的制備方法具有多年的研究經(jīng)驗(yàn)，加工工藝成熟。漿料的涂敷過(guò)程不需要高溫或真空等環(huán)境，所需設(shè)備簡(jiǎn)單易得且成本較低，因此，傳統(tǒng)陶瓷加工工藝至今仍有廣泛應(yīng)用，累計(jì)成果數(shù)量也遠(yuǎn)高于其他制備方法。但由于涂敷漿料時(shí)使用的裝置過(guò)于簡(jiǎn)易，多個(gè)步驟需要人工控制，降低了工藝的精確度和可重復(fù)性；同時(shí)，傳統(tǒng)陶瓷制備方法通常始于耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)幾十h的粉末球磨等步驟，終于溫度高達(dá)1 300 ℃及以上的高溫?zé)Y(jié)，不僅降低了加工效率，還增加了耗能，難以制備出厚度低于10 μm 的電解質(zhì)薄膜，無(wú)法應(yīng)用于中低溫SOFC的制備。

圖13 不同電解質(zhì)制備技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)Fig.13 Advantages and disadvantages of different electrolyte preparation techniques

近10年來(lái)，ALD，PLD，MS和噴墨打印等薄膜制備技術(shù)逐漸應(yīng)用于電解質(zhì)薄膜的制備。ALD 能夠?qū)崿F(xiàn)原子級(jí)別的精確控制，但由于其僅需要前體材料中的部分元素，對(duì)化合物的利用率低，導(dǎo)致沉積幾百nm 厚的薄膜便需要大量的前體材料，增加了沉積的成本和時(shí)間。與之相對(duì)的，PLD和MS所用的靶材通常直接對(duì)應(yīng)薄膜所需的化學(xué)計(jì)量比，對(duì)前體材料的利用率高。PLD 和MS 需要真空設(shè)備和控制系統(tǒng)，雖然設(shè)備成本較高，但提高了單批次的產(chǎn)量和工藝的再現(xiàn)性。噴墨打印作為新興3D 打印技術(shù)的一種，應(yīng)用時(shí)間較短，工藝尚未成熟，有待提高的油墨質(zhì)量對(duì)于高性能薄膜和器件的打印仍是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。生產(chǎn)效率、重復(fù)性和成品率等對(duì)工業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要，因此，PLD和MS更適合商業(yè)應(yīng)用，由圖12 也可以看出，PLD 和MS 制備技術(shù)的熱度高于ALD和噴墨打印。

4 結(jié)論

SOFC 的高能量轉(zhuǎn)換效率和綠色環(huán)保發(fā)電方式與“雙碳”背景下新能源發(fā)展的方向與理念高度契合，降低電解質(zhì)的厚度是進(jìn)一步降低其工作溫度并提高輸出效率的重要途徑，薄膜制備技術(shù)也因此在SOFC 領(lǐng)域有了廣泛應(yīng)用。CVD，PVD，噴墨打印等多種薄膜制備技術(shù)均實(shí)現(xiàn)了亞微米厚度的電解質(zhì)薄膜的制備，其中，以PLD 和MS 為代表的PVD 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)低溫沉積、高原材料利用率、無(wú)有害副產(chǎn)物和溫室氣體產(chǎn)生，更符合清潔生產(chǎn)的理念，更適宜工業(yè)生產(chǎn)。