一种抗积碳结构的平板固体氧化物燃料电池阳极制造技术

本发明专利技术涉及一种抗积碳结构的平板固体氧化物燃料电池阳极，包括：阳极、气道和连接体、扩散阻碍层和电解质层；阳极的一侧通过扩散阻碍层与气道连接，另一侧为电解质层，在阳极靠近气道与连接体的一侧，添加扩散阻碍层作为阳极的一部分，再与气道和连接体相接；本发明专利技术在扩散阻碍层满足设计要求时，能够保证阳极使用低水碳比甲烷燃料时在给定的工作状况下不会积碳。

A plate solid oxide fuel cell anode with anti carbon structure

The invention relates to a planar solid oxide fuel cell anode, anti carbon structure includes an anode, the airway and the connecting body, a diffusion barrier layer and the electrolyte layer; the anode side of the diffusion barrier layer and airway connection, the other side of the electrolyte layer on the anode near the airway connected with one side of the diffusion barrier layer, add as a part of the anode, and the connecting body are connected with the airway; the invention can meet the design requirements in the diffusion barrier layer, can guarantee the anode using low water carbon ratio of methane fuel in a given working condition without carbon deposition.

【技术实现步骤摘要】
一种抗积碳结构的平板固体氧化物燃料电池阳极
本专利技术涉及一种抗积碳结构的平板固体氧化物燃料电池阳极。
技术介绍
Y.Linetal.JournalofPowerSources158(2006)1313–1316文章在纽扣电池上使用扩散阻碍层，成功提高纽扣电池的抗积碳能力，但实验只针对纽扣电池，且缺乏对于工作机理的认知，错误地认为积碳与电流密度相关，没有给出明确的扩散阻碍层设计。由于平板电池与纽扣电池实际工作情况的巨大差异，实验给出的扩散阻碍层无法在通常工作状态下的平板电池上发挥抗积碳的作用。
技术实现思路
本专利技术技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种抗积碳结构的平板固体氧化物燃料电池阳极，实现平板电池在不同工作情况下直接使用低水碳比甲烷燃料时不产生阳极积碳的现象。本专利技术技术解决方案：一种抗积碳结构的平板固体氧化物燃料电池阳极，通过对通常的平板式阳极支撑型固体氧化物燃料电池的阳极进行改造来实现。通常的平板式阳极支撑型固体氧化物燃料电池的阳极厚度在500-1000微米之间，一侧为气道与连接体，另一侧为电解质层，可以发生氢气的电化学反应和甲烷的重整反应。在阳极靠近气道与连接体的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗积碳结构的平板固体氧化物燃料电池阳极，阳极的一侧通过扩散阻碍层与气道连接，另一侧为电解质层，其特征在于：在所述阳极靠近气道与连接体的一侧，添加扩散阻碍层作为阳极的一部分，再与气道和连接体相接；所述扩散阻碍层满足如下设计时，保证阳极使用低水碳比甲烷燃料时在给定的工作状况下不会积碳：(1)扩散阻碍层由多孔介质构成，具有电子导电性以及透气性，孔隙率小于等于35％；(2)扩散阻碍层的材料必须无法催化甲烷裂解反应；(3)扩散阻碍层的厚度应该小于等于400微米，否则电池性能会受到较大影响；(4)扩散阻碍层的抗积碳效果依赖于电池工作时的燃料利用率与扩散阻碍层的厚度，设定扩散阻碍层厚度和电池工作时的燃料...

【技术特征摘要】
1.一种抗积碳结构的平板固体氧化物燃料电池阳极，阳极的一侧通过扩散阻碍层与气道连接，另一侧为电解质层，其特征在于：在所述阳极靠近气道与连接体的一侧，添加扩散阻碍层作为阳极的一部分，再与气道和连接体相接；所述扩散阻碍层满足如下设计时，保证阳极使用低水碳比甲烷燃料时在给定的工作状况下不会积碳：(1)扩散阻碍层由多孔介质构成，具有电子导电性以及透气性，孔隙率小于等于35％；(2)扩散阻碍层的材料必须无法催化甲烷裂解反应；(3)扩散阻碍层的厚度应该小于等于400微米，否则电池性能会受到较大影响；(4)扩散阻碍层的抗积碳效果依赖于电池工作时的燃料利用率与扩散阻碍层的厚度，设定扩散阻碍层厚度和电池工作时的燃料利用率的某个低限阈值，使扩散阻碍层的抗积碳效果最佳。2.根据权利要求1所述的一种抗积碳结构的平板固体氧化物燃料电池阳极，其特征在于：设定了所述扩散阻碍层厚度和电池工作时的燃料利用率的某个低限阈值的联系：对于不同工作电压和扩散阻碍层厚度，阈值会发生变化，通过数值模型模拟，得到所需阈值。3.根据权利要求2所述的一种抗积碳结构的平板固体氧化物燃料电池阳极，其特征在于：所述阈值的分布为：(1)电池工作电压等于0.8V时，扩散阻碍层厚度为200微米，燃料利用率需要大于92％；扩散阻碍层厚度为300微米，燃料利用率需要大于82％；扩散阻碍层厚度为400微米，燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱江，林子敬，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34