SOFC管式单电池电流集流管的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种SOFC管式单电池电流集流管的制备方法，特点是包括如下步骤：步骤一：制备阳极支撑管，阳极支撑管包括氧化钇稳定氧化锆及氧化镍；步骤二：将电解质覆盖在阳极支撑管上，电解质包括氧化钇稳定氧化锆；步骤三：将隔离层覆盖在电解质上，隔离层分成两段，隔离层包括氧化钆参杂氧化铈；步骤四：将阴极层覆盖在隔离层上，阴极层分成两段，阴极层包括镧锶钴铁；步骤五：将第一银导电层覆盖在阴极层上；步骤六：在电解质的中间位置有打磨出豁口；步骤七：将阳极集流银导线紧密缠绕豁口处；步骤八：将阴极集流银导线紧贴在第一银导电层上；步骤九：向阳极支撑管内通入氢气。其优点为：制备方法简单；电流集流不增加电池体积，重量轻。

【技术实现步骤摘要】
SOFC管式单电池电流集流管的制备方法
本专利技术涉及一种SOFC管式单电池电流集流管的制备方法。
技术介绍
燃料电池是一种电化学装置，其单体电池是由阳阴两个电极及电解质组成，是把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，在阳极中，供给的燃料气体中的氢气分解成H+和e-，H+移动到电解质中与阴极层供给的O2发生反应。e-经由外部的负荷回路，再反回到阴极层，参与阴极层的反应。一系例的反应促成了e-不间断地经由外部回路，因而就构成了发电。燃料电池的发电过程就是在阴阳两个极上形成电离子，充分把电离子汇集并通过负载形成电流，才真正实现电能的利用。基于阳极支撑管式SOFC燃料电池阳极、阴极电流汇流即引流是燃料电池最终使用性的体现，关于这方面的应用技术研究鲜有报道及专利论著。检索国内相关专利论著有中科院上海硅酸盐研究所的专利技术专利：阳极支撑管式电池的收电装置及其制备方法和电池堆，专利号：201310047256.3其方法是：将一内径稍大于所述管式电池外径的不锈钢粗管，其内装有所述电池；该不锈钢粗管的柱形管头上焊接有空心的细的不锈钢阴极进气管；该不锈钢粗管与所述电池涂覆有镧锶锰（LSM）浆料的阴极侧之间填充有用于阴极收电的LSM浆料层；一外径稍小于所述电池内径的不锈钢阳极进气管，插在所述电池的阳极支撑层侧内；在该不锈钢阳极进气管和电池的阳极支撑层之间填充有用于阳极收电的镍毡层。该方法对阳极、阴极汇流引流增加了工业化的复杂程度，增加了电池的重量和体积，于燃料电池提高比功率密度发展方向不利。华南理工大学专利技术专利：锥管式阳极支撑固体氧化物燃料电池单体及电池组，专利号：200510101487.3其方法是：一种锥管式阳极支撑的固体氧化物燃料电池单体和电池组，其单体包括多孔阳极支撑体、致密电解质膜和多孔阴极膜，多孔阳极支撑体为一端开口大，一端开口小的锥管状，小开口端的外缘为弧形；致密电解质膜覆盖多孔阳极支撑体外沿；阴极层位于锥管小开口端的弧形外缘与大的开口端端部边缘之间的致密电解质上层。电池组是由一个锥管式阳极支撑固体氧化物燃料电池单体的小开口端外缘与另一单体的大开口端内缘通过连接与封装材料密封连接构成。该方法是：大小头管式电池基于少量电池串联需求设计，电池阴极层导电性很差，没有导电层汇流引流实际效果不佳。且电池阴极阳极连接端口做好700～1000℃高温气密，技术难度相当高，密封不佳就会引起电池内部短路现象。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种适宜工业化生产，制备方法简单，易操作；电流集流不增加电池体积，重量轻；电池之间的串并联方便的SOFC管式单电池电流集流管的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术是这样实现的，其是一种SOFC管式单电池电流集流管的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：制备阳极支撑管，阳极支撑管由氧化钇稳定氧化锆及氧化镍组成，氧化钇稳定氧化锆的孔隙率是35～40%，氧化镍的质量是氧化钇稳定氧化锆质量的60～70%，所述阳极支撑管为厚度0.45～0.55毫米；步骤二：将电解质覆盖在阳极支撑管的外表面，所述电解质的厚度是1～1.5微米，电解质的气密性是0.07～0.1兆帕，电解质由氧化钇稳定氧化锆组成；步骤三：将隔离层覆盖在电解质的外表面，所述隔离层分成两段且左右分布，两段隔离层的外端距电极管对应端部的距离L是5～6毫米，两段隔离层的内端距电极管的中间位置的距离N是2.5～3毫米，隔离层的厚度是1～1.5微米，隔离层由氧化钆参杂氧化铈组成；步骤四：将阴极层覆盖在隔离层的外表面上，所述阴极层分成两段且左右分布，两段阴极层的外端距隔离层对应外端的距离M是1～1.5毫米，两段阴极层的内端距隔离层对应内端的距离Q是1～1.5毫米，阴极层的厚度是1～1.5微米，阴极层由镧锶钴铁组成；步骤五：将第一银导电层完全覆盖在阴极层上，第一银导电层的厚度是0.5～1微米，第一银导电层的纯度为99.9～99.99%；步骤六：在所述电解质的中间位置有打磨出环线豁口，所述豁口的深度与电解质的厚度相同，豁口的宽P为2～3微米；步骤七：将阳极集流银导线紧密缠绕在阳极支撑管豁口处；步骤八：将阴极集流银导线紧贴在第一银导电层上；步骤九：向阳极支撑管内通入氢气，并将阳极支撑管放置在温度为550℃～700℃的环境下2～3小时，从而使氧化镍还原。在本技术方案中，在所述豁口与阳极集流银导线之间的缝隙中涂有第二银导电层。在本技术方案中，还包括陶瓷绝缘套管，所述陶瓷绝缘套管套设在阴极集流银导线上，从而防止阴极集流银导线与阳极集流银导线连通。在本技术方案中，还包括缠绕银线，所述缠绕银线缠绕在银导电层上，阴极集流银导线通过缠绕银线紧贴在银导电层上。在本技术方案中，所述第一银导电层的制备方法，步骤如下：步骤一：在松油醇中加入乙基纤维素得到混合物A，在混合物A中加入入淀粉造孔剂得到混合物B，将混合物B放入搅拌机中溶解混合，并得到所需的混合物C，每1ml的松油醇加入0.01～0.1克的乙基纤维素量，所述淀粉造孔剂的质量占混合物A的质量的5%～10%；步骤二：在步骤一得到的混合物C中加入银粉后放入球磨机中磨1～2小时，得到银浆，所述银粉与松油醇的质量比为1.6%～5.3%；步骤三：通过曲面丝网印刷将步骤二中得到的银浆印刷至阴极层4表面上，然后将管放置在在室温下，风干2～3小时；步骤四：将步骤三中的管放进箱式炉中，箱式炉经1～1.5小时升温至50～80℃后，管继续在箱式炉内烘烤1～1.5小时后形成银导电层。在本技术方案中，所述第二银导电层的制备方法，步骤如下：步骤一：在松油醇中加入乙基纤维素得到混合物D，在混合物D中加入入淀粉造孔剂得到混合物E，将混合物E放入搅拌机中溶解混合，并得到所需的混合物F，每1ml的松油醇加入0.01～0.1克的乙基纤维素量，所述淀粉造孔剂的质量占混合物D的质量的5%～10%；步骤二：在步骤一得到的混合物F中加入银粉后放入球磨机中磨1～2小时，得到银浆，所述银粉与松油醇的质量比为1.6%～5.3%；步骤三：将步骤二中得到的银浆涂抹覆盖在豁口与阳极集流银导线之间的缝隙中；然后将管放置在在室温下，风干2～3小时；步骤四：将步骤三中的管放进箱式炉中，箱式炉经1～1.5小时升温至50～80℃后，管继续在箱式炉内烘烤1～1.5小时后形成第二银导电层。本专利技术与现有技术相比的优点为：适宜工业化生产，制备方法简单，易操作；电流集流管不增加电池体积，重量轻；电池之间间的串并联方便。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是图1中局部A的放大图；图3是图2中局部B的放大图；图4是本专利技术的俯视图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。在本专利技术的描述中，术语“第一”及“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。实施例一如图1至图4所示，其是一种SOFC管式单电池电流集流管的制备方法，包括如下步骤：步骤一：制备阳极支撑管1，阳极支撑管1由氧化钇稳定氧化锆及氧化镍组成，氧化钇稳定氧化锆的孔隙率是35%，氧化镍的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SOFC管式单电池电流集流管的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：制备阳极支撑管（1），阳极支撑管（1）包括氧化钇稳定氧化锆及氧化镍，氧化钇稳定氧化锆的孔隙率是35～40%，氧化镍的质量是氧化钇稳定氧化锆质量的60～70%，所述阳极支撑管（1）为厚度0.45～0.55毫米；步骤二：将电解质（2）覆盖在阳极支撑管（1）的外表面，所述电解质（2）的厚度是1～1.5微米，电解质（2）的气密性是0.04～0.05兆帕，电解质（2）包括氧化钇稳定氧化锆；步骤三：将隔离层（3）覆盖在电解质（2）的外表面，所述隔离层（3）分成两段且左右分布，两段隔离层（3）的外端距阳极支撑管（1）对应端部的距离L是5～6毫米，两段隔离层（3）的内端距阳极支撑管（1）的中间位置的距离N是2.5～3毫米，隔离层（3）的厚度是1～1.5微米，隔离层（3）包括氧化钆参杂氧化铈；步骤四：将阴极层（4）覆盖在隔离层（3）的外表面上，所述阴极层（4）分成两段且左右分布，两段阴极层（4）的外端距隔离层（3）对应外端的距离M是1～1.5毫米，两段阴极层（4）的内端距隔离层（3）对应内端的距离Q是1～1.5毫米，阴极层（4）的厚度是1～1.5微米，阴极层（4）包括镧锶钴铁；步骤五：将第一银导电层（5）完全覆盖在阴极层（4）上，第一银导电层（5）的厚度是0.5～1微米，第一银导电层（5）的纯度为99.9～99.99%；步骤六：在所述电解质（2）的中间位置有打磨出环线豁口（21），所述豁口（21）的深度与电解质（2）的厚度相同，豁口（21）的宽P为2～3微米；步骤七：将阳极集流银导线（9）紧密缠绕豁口（21）处；步骤八：将阴极集流银导线（6）紧贴在第一银导电层（5）上；步骤九：向阳极支撑管（1）内通入氢气，并将电极管置于温度为550℃～700℃的环境下2～3小时，从而使氧化镍还原。...

【技术特征摘要】
1.一种SOFC管式单电池电流集流管的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：制备阳极支撑管（1），阳极支撑管（1）包括氧化钇稳定氧化锆及氧化镍，氧化钇稳定氧化锆的孔隙率是35～40%，氧化镍的质量是氧化钇稳定氧化锆质量的60～70%，所述阳极支撑管（1）为厚度0.45～0.55毫米；步骤二：将电解质（2）覆盖在阳极支撑管（1）的外表面，所述电解质（2）的厚度是1～1.5微米，电解质（2）的气密性是0.04～0.05兆帕，电解质（2）包括氧化钇稳定氧化锆；步骤三：将隔离层（3）覆盖在电解质（2）的外表面，所述隔离层（3）分成两段且左右分布，两段隔离层（3）的外端距阳极支撑管（1）对应端部的距离L是5～6毫米，两段隔离层（3）的内端距阳极支撑管（1）的中间位置的距离N是2.5～3毫米，隔离层（3）的厚度是1～1.5微米，隔离层（3）包括氧化钆参杂氧化铈；步骤四：将阴极层（4）覆盖在隔离层（3）的外表面上，所述阴极层（4）分成两段且左右分布，两段阴极层（4）的外端距隔离层（3）对应外端的距离M是1～1.5毫米，两段阴极层（4）的内端距隔离层（3）对应内端的距离Q是1～1.5毫米，阴极层（4）的厚度是1～1.5微米，阴极层（4）包括镧锶钴铁；步骤五：将第一银导电层（5）完全覆盖在阴极层（4）上，第一银导电层（5）的厚度是0.5～1微米，第一银导电层（5）的纯度为99.9～99.99%；步骤六：在所述电解质（2）的中间位置有打磨出环线豁口（21），所述豁口（21）的深度与电解质（2）的厚度相同，豁口（21）的宽P为2～3微米；步骤七：将阳极集流银导线（9）紧密缠绕豁口（21）处；步骤八：将阴极集流银导线（6）紧贴在第一银导电层（5）上；步骤九：向阳极支撑管（1）内通入氢气，并将电极管置于温度为550℃～700℃的环境下2～3小时，从而使氧化镍还原。2.根据权利要求1所述的SOFC管式单电池的电流集流管的制备方法，其特征在于在所述豁口（21）与阳极集流银导线（9）之间的缝隙中设有第二银导电层（10）。3.根据权利要求1所述的SOFC管式单电池电流集流管的制备方法，其特征在于还包括陶瓷绝缘套管（8...

【专利技术属性】
技术研发人员：招志江，凯文·肯德尔，李斯琳，梁波，杨华政，
申请(专利权)人：佛山索弗克氢能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44