一种半电池对称的固体氧化物燃料电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种半电池对称的固体氧化物燃料电池，所述半电池对称的固体氧化物燃料电池包括电极支撑的对称半电池以及另一侧电极；所述电极支撑的对称半电池是以电极支撑层为中心，在电极支撑层的两侧由内至外依次覆有电极活性层和电解质层。本实用新型专利技术通过在制备半电池生坯阶段构造完全对称的结构，解决了后续高温共烧过程遇到烧结不平整的问题。本实用新型专利技术具有高对称性结构的固体氧化物燃料电池不仅具有较高的平整度，同时提高了单电池的机械强度。

【技术实现步骤摘要】
一种半电池对称的固体氧化物燃料电池
本技术涉及一种半电池对称的固体氧化物燃料电池，属于燃料电池领域。
技术介绍
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种在高温下(500～1000℃)直接将化学能转化为电能的装置。相比于其他类型的燃料电池，SOFC具有以下突出的优点：能量转化效率高(约50～60％)；燃料适应范围广，氢气、一氧化碳以及其他碳氢化合物都可以作为SOFC燃料气；无需使用贵金属作为催化剂，反应活化损失小，反应快；全固态结构，不存在液态电解质容易出现的电解质泄露以及腐蚀问题；使用范围广，可作为静态电站、移动电源和交通工具辅助电源等。因此，在全球范围内，受到越来越广泛的关注。SOFC通常采用的结构类型有管式和平板式两种。两种电池结构各自具有不同的特点，因而应用的范围也不同。平板型SOFC的优点是制备工艺简单，造价低；而且平板型SOFC电流收集均匀，流经路径短，所以平板型电池的输出功率密度也较管式高。单电池不仅要满足电性能与电化学性能的要求，而且在实际应用中，对单电池的平整度和机械强度也有很高的要求。但是平板型SOFC在烧制大尺寸单电池时，总是会遇到烧结后样品不平整的问题。单电池的平整度不足，会给电池组装成堆带来很大的困难，阻碍了燃料电池的大规模应用。有学者提出压烧的方法，此方法虽然在一定程度上提高了单电池的平整度，但同时牺牲了单电池的部分机械强度；而且压烧中所用到的压烧板对孔隙率，平整度等参数有很高的要求，所以此方法也增加了单电池的制备成本。因此怎样简单且经济的制备高平整度及高机械强度的单电池，是固体氧化物燃料电池大规模应用前必须解决的问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术所存在的不足之处，本技术旨在提供一种半电池对称的固体氧化物燃料电池。本技术半电池对称的固体氧化物燃料电池不仅能够提高烧结后单电池的平整度，而且可以提升机械强度。本技术半电池对称的固体氧化物燃料电池，包括电极支撑的对称半电池以及另一侧电极；所述电极支撑的对称半电池是以电极支撑层为中心，在电极支撑层的两侧由内至外依次覆有电极活性层和电解质层。所述电极支撑的对称半电池，可以根据电池的需要，在不改变对称性的基础上，在所述电解质层的外侧增加对称的阻隔层。所述阻隔层按质量份数有如下原料构成：所述阻隔层粉体为YSZ(氧化钇稳定的氧化锆)、SSZ(氧化钪稳定的氧化锆)、SDC(氧化钐掺杂的氧化铈)或GDC(氧化钆掺杂的氧化铈)。所述溶剂选自二甲苯、乙酸丁酯、二丁酮或乙醇。所述分散剂选自丙烯酸树脂或聚乙烯吡咯烷酮。所述粘结剂选自聚氨酯、丙二醇甲醚醋酸酯、2-甲基丙醇乙酸酯或聚醚砜。所述塑化剂选自苯甲酸酯类或邻苯二甲酸酯类材料。所述电解质层的厚度为3-50μm，优选5-30μm，最优选10-15μm。所述电极活性层的厚度为5-60μm，优选5-40μm，最优选10-20μm。所述电极支撑层的厚度为200-1000μm，优选300-900μm，最优选400-800μm。所述电极支撑层为阳极支撑层或阴极支撑层。所述阳极支撑层的原料按质量份数构成如下：其中阳极支撑体粉体为电子导电相和离子导电相混合的阳极粉体，选自NiO-YSZ(氧化钇稳定的氧化锆)、NiO-SSZ(氧化钪稳定的氧化锆)、NiO-ScYSZ(氧化钇、氧化钪共稳定的氧化锆)、NiO-SDC(氧化钐掺杂的氧化铈)、NiO-GDC(氧化钆掺杂的氧化铈)中的一种或几种。所述造孔剂选自石墨、碳粉或淀粉。所述溶剂选自二甲苯、乙酸丁酯、二丁酮、乙醇或氮甲基吡咯烷酮。所述分散剂选自丙烯酸树脂或聚乙烯吡咯烷酮等高分子材料。所述粘结剂选自聚氨酯、丙二醇甲醚醋酸酯、2-甲基丙醇乙酸酯或聚醚砜等高分子材料。所述阴极支撑层的原料按质量份数构成如下：其中阴极支撑体粉体为电子导电相和离子导电相混合的阴极粉体，选自(La0.8Sr0.2)0.95MnO3(LSM)-YSZ(氧化钇稳定的氧化锆)、(La0.8Sr0.2)0.95MnO3(LSM)-SSZ(氧化钪稳定的氧化锆)、(La0.8Sr0.2)0.95MnO3(LSM)-ScYSZ(氧化钇、氧化钪共稳定的氧化锆)、(La0.8Sr0.2)0.95MnO3(LSM-SDC(氧化钐掺杂的氧化铈)中的一种或几种。所述造孔剂选自石墨、碳粉或淀粉。所述溶剂选自二甲苯、乙酸丁酯、二丁酮、乙醇或氮甲基吡咯烷酮。所述分散剂选自丙烯酸树脂或聚乙烯吡咯烷酮等高分子材料。所述粘结剂选自聚氨酯、丙二醇甲醚醋酸酯、2-甲基丙醇乙酸酯或聚醚砜等高分子材料。所述电极活性层为阳极活性层或阴极活性层。所述阳极活性层的原料按质量份数构成如下：其中阳极活性粉体选自NiO-YSZ(氧化钇稳定的氧化锆)、NiO-SSZ(氧化钪稳定的氧化锆)、NiO-ScYSZ(氧化钇、氧化钪共稳定的氧化锆)、NiO-SDC(氧化钐掺杂的氧化铈)、NiO-GDC(氧化钆掺杂的氧化铈)中的一种或几种。所述造孔剂选自石墨、碳粉或淀粉。所述溶剂选自二甲苯、乙酸丁酯、二丁酮、乙醇或松油醇。所述分散剂选自丙烯酸树脂或聚乙烯吡咯烷酮等高分子材料。所述粘结剂选自聚氨酯、丙二醇甲醚醋酸酯、2-甲基丙醇乙酸酯或乙基纤维素。所述阴极活性层的原料按质量份数构成如下：其中阴极活性粉体由电子导电相和离子导电相按质量比1:1的比例混合构成，所述电子导电相选自(La0.8Sr0.2)0.95MnO3或La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3，所述离子导电相选自8mol％氧化钇稳定的立方氧化锆(YSZ)、9mol％氧化钪全稳定的氧化锆(SSZ)、氧化钐掺杂的氧化铈(SDC)或氧化钆掺杂的氧化铈(GDC)。所述造孔剂选自石墨、碳粉或淀粉。所述溶剂选自二甲苯、乙酸丁酯、二丁酮、乙醇或松油醇。所述分散剂选自丙烯酸树脂或聚乙烯吡咯烷酮等高分子材料。所述粘结剂选自聚氨酯、丙二醇甲醚醋酸酯、2-甲基丙醇乙酸酯或乙基纤维素。当电极支撑层为阳极支撑层时，对应使用的电极活性层为阳极活性层；当电极支撑层为阴极支撑层时，对应使用的电极活性层为阴极活性层。所述电解质层的原料按质量份数构成如下：其中所述电解质选自8mol％氧化钇稳定的立方氧化锆(YSZ)、9mol％氧化钪全稳定的氧化锆(SSZ)、氧化钐掺杂的氧化铈(SDC)、氧化钆掺杂的氧化铈(GDC)中的一种或几种所述溶剂选自二甲苯、乙酸丁酯、二丁酮、乙醇或松油醇。所述分散剂选自丙烯酸树脂或聚乙烯吡咯烷酮等高分子材料。所述粘结剂选自聚氨酯、丙二醇甲醚醋酸酯、2-甲基丙醇乙酸酯或乙基纤维素。所述塑化剂选自苯甲酸酯类或邻苯二甲酸酯类材料。所述另一侧电极的原料按质量份数构成如下：电极粉末55-70份粘结剂30-45份所述粘结剂为松油醇和乙基纤维素混合构成。当电极支撑层为阳极支撑层时，另一侧电极的电极粉末为阴极活性粉体；当电极支撑层为阴极支撑层时，另一侧电极的电极粉末为阳极活性粉体。本技术半电池对称的固体氧化物燃料电池的制备方法，包括如下步骤：步骤1：准备膜片根据配比量的原料分别制备获得电极支撑层、电极活性层和电解质层，并按照所需的尺寸裁剪备用；其中电极支撑层为多孔结构，可以采用干压、流延、相转化或者多层共压等常规方法制备获得；电极活性层为多孔结构，可以采用流延、丝网印刷或者浸渍涂敷等常规方法制备获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半电池对称的固体氧化物燃料电池，其特征在于：所述半电池对称的固体氧化物燃料电池包括电极支撑的对称半电池以及另一侧电极；所述电极支撑的对称半电池是以电极支撑层为中心，在电极支撑层的两侧由内至外依次覆有电极活性层和电解质层。

【技术特征摘要】
1.一种半电池对称的固体氧化物燃料电池，其特征在于：所述半电池对称的固体氧化物燃料电池包括电极支撑的对称半电池以及另一侧电极；所述电极支撑的对称半电池是以电极支撑层为中心，在电极支撑层的两侧由内至外依次覆有电极活性层和电解质层。2.根据权利要求1所述的半电池对称的固体氧化物燃料电池，其特征在于：所述电解质层的厚度为3-50μm，所述电极活性层的厚度为5-60μm，所述电极支撑层的厚度为200-1000μm。3.根据权利要求2所述的半电池对称的固体氧化物燃料电池，其特征在于：所述电解质层的厚度为5-30μm，所述电极活性层的厚度为5-40μm，所述电极支撑层的厚度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉月，左艳波，
申请(专利权)人：安徽中科新研陶瓷科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34