The invention discloses a preparation method of a fuel cell with ordered porous electrode, which is characterized in that the electrode pore structure with ordered columnar cell structure, porous layer of electrolyte / electrode catalyst impregnated with the dense electrolyte layer / porous electrode catalyst impregnated with an electrolyte layer. The preparation method comprises the following steps: (1) pore structure of electrolyte layer size, dense electrolyte layer slurry preparation and electrode catalyst impregnating solution is prepared; (2) porous electrolyte layer / dense electrolyte layer / electrolyte layer of porous skeleton; (3) dipping porous electrode catalyst electrolyte skeleton. The prepared battery can not only provide good gas transmission channels and ion, electron conductive network, has better performance than the traditional solid oxide fuel cell, but also has a matching performance, low preparation cost, simple manufacture process, good thermal expansion, can be used as a fuel cell and electrolytic cell, with the development of good prospects.
【技术实现步骤摘要】
具有有序孔结构电极的燃料电池的制备方法
本专利技术涉及燃料电池
,具体涉及到一种一种具有有序孔结构电极的固体氧化物燃料电池的制备方法。
技术介绍
固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种将燃料气体的化学能以高效的方式直接转化成电能的电化学装置,其具有燃料选择性高、可热电联供、环境友好、安全可靠等特点,可以广泛地应用于大型电站,分布式电站,汽车辅助电源,家庭热电联供系统等民用领域,同时也可以应用于军工电源等。因此,SOFCs的发展对于能源的高效利用和多元化发展具有重大的意义。在固体氧化物燃料电池中,电极反应一般被认为局限在电极/电解质界面处发生,在这一界面反应物同时接触电子导电相和离子导电相,这一界面又被称为三相界面,它的大小直接影响电极材料的反应活性进而影响电池的电化学性能。此外,电极材料一般要求必须具有较高的电子电导和高度的稳定性从而降低欧姆极化和保证长期测试过程中性能的稳定,同时电极材料必须具有合适的热膨胀系数,以达到与电解质材料匹配的要求。在传统的SOFCs制备技术中,通常是将阳极支撑体(NiO-YSZ)与电解质薄膜(YSZ)在高温下共烧结制备而成。通过共烧结技术制备的SOFC通常具有电极结构孔隙率低,结构单一,电极与电解质界面接触较差等缺点,同时,在高温烧结过程中,电极材料和电解质材料之间还会发生元素的挥发和迁移而造成组成的变化,高温烧结也容易导致电极催化剂反生团聚,颗粒长大现象,导致电极中活性位减少,从而影响电池的性能。
技术实现思路
为了克服现有的固体氧化物燃料电池的制备方法的上述缺点与不足,本专利技术的目的在于提供一种具有有序孔结构电极的固体 ...
【技术保护点】
具有有序孔结构电极的燃料电池的制备方法,其特征在于,其电极具有有序的柱状孔结构,电池结构为依次叠合的浸渍有电极催化剂的多孔电解质层/致密电解质层/浸渍有电极催化剂的多孔电解质层,包括以下步骤:(1)有序孔结构电解质层浆料的制备:将8mol%氧化钇稳定氧化锆陶瓷粉体在350~500℃下预烧2~4h;称取100g的预烧后的粉体,加入粉体质量2~6%的聚醚砜和粉体质量20~30%的N,N‑二甲基甲酰胺研磨配置成多孔电解质层浆料;(2)致密电解质层浆料的制备:称取300g预烧后的粉体,加入粉体质量的1~3%的鱼油作为分散剂和粉体质量的60~70%无水乙醇‑甲苯(乙醇与甲苯质量比为2:3)混合溶剂,球磨4‑24h后,再加入粉体质量3~8%的PVB和粉体质量3~8%DOP分别作为粘结剂和增塑剂,球磨24‑48h后得到致密电解质层浆料;(3)电极催化剂浸渍液的制备:阳极电极催化剂浸渍液:按NiO‑8YSZ(60‑40wt%)化学式计量比,将Ni(NO
【技术特征摘要】
1.具有有序孔结构电极的燃料电池的制备方法,其特征在于,其电极具有有序的柱状孔结构,电池结构为依次叠合的浸渍有电极催化剂的多孔电解质层/致密电解质层/浸渍有电极催化剂的多孔电解质层,包括以下步骤:(1)有序孔结构电解质层浆料的制备:将8mol%氧化钇稳定氧化锆陶瓷粉体在350~500℃下预烧2~4h;称取100g的预烧后的粉体,加入粉体质量2~6%的聚醚砜和粉体质量20~30%的N,N-二甲基甲酰胺研磨配置成多孔电解质层浆料;(2)致密电解质层浆料的制备:称取300g预烧后的粉体,加入粉体质量的1~3%的鱼油作为分散剂和粉体质量的60~70%无水乙醇-甲苯(乙醇与甲苯质量比为2:3)混合溶剂,球磨4-24h后,再加入粉体质量3~8%的PVB和粉体质量3~8%DOP分别作为粘结剂和增塑剂,球磨24-48h后得到致密电解质层浆料;(3)电极催化剂浸渍液的制备:阳极电极催化剂浸渍液:按NiO-8YSZ(60-40wt%)化学式计量比,将Ni(NO3)2、Y(NO3)3和ZrOCl2溶于去离子水中,加入金属离子摩尔量的1.2-1.5倍的柠檬酸铵和硝酸调节pH=10,配制成0.25mol/L浓度的浸渍液;阴极电极催化剂浸渍液:按目标产物La0.8Sr0.2MnO3-8YSZ(50-50wt%)化学式计量比的La(NO3)3、Sr(NO3)2、Mn(NO3)2、Y(NO3)3和ZrOCl2溶于去离子水中,加入金属离子摩尔量的1.2-1.5倍的柠檬酸铵和适量硝酸配制成0.25mol/L浓度的浸渍液;(4)多孔电解质层/致密电解质层/多孔电解质层骨架的制备:将致密电解质层浆料置于流延机中流延成型,得到致密电解质层素坯;将素坯置于高温炉中以0.5-...
【专利技术属性】
技术研发人员:程谟杰,黄志东,
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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