阳极/电解质半电池、阳极支撑型固体氧化物燃料电池及其制法制造技术

技术编号:32458958 阅读:19 留言:0更新日期:2022-02-26 08:43
本发明专利技术提供了一种阳极/电解质半电池、阳极支撑型固体氧化物燃料电池及其制法,阳极/电解质半电池的制法包括制备NiO

【技术实现步骤摘要】
阳极/电解质半电池、阳极支撑型固体氧化物燃料电池及其制法


[0001]本专利技术涉及一种阳极/电解质半电池、阳极支撑型固体氧化物燃料电池及其制法,属于固体氧化物燃料电池


技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能够将燃料(氢气、甲烷等可燃气体)的化学能直接转化为电能的能源转换装置,具有燃料适用性强、能量转换效率高、环境污染小等优点。然而,为了保证固态电解质有足够高的离子电导率,传统的SOFC需要在高温(~800℃)下运行。这便带来了诸多问题,例如:不同材料的热膨胀率较难匹配,各部件在高温下的长期稳定性较难保证,电池制造成本较高,这些问题都在阻碍着SOFC的快速发展。因此,降低SOFC的运行温度是加速其市场化的关键途径之一。可以通过两种策略降低SOFC的运行温度。一方面,可以提高阳极、阴极和电解质等材料的性能。例如,采用高离子电导率的材料代替传统的YSZ电解质,降低电池的欧姆损失。另一方面,可以通过对电池结构的优化来提高SOFC在中低温下的电化学性能。例如,电极表面及微观结构、电极

电解质界面修饰等。
[0003]因此,提供一种新型的阳极/电解质半电池、阳极支撑型固体氧化物燃料电池及其制法已经成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述的缺点和不足,本专利技术的一个目的在于提供一种阳极/电解质半电池的制作方法。
[0005]本专利技术的另一个目的还在于提供由以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法制得的阳极/电解质半电池。
[0006]本专利技术的又一个目的还在于提供一种阳极支撑型固体氧化物燃料电池。
[0007]本专利技术的再一个目的还在于提供以上所述的阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制作方法。本专利技术可改善阳极支撑型固体氧化物燃料电池电极/电解质界面,从而使所述的阳极支撑型固体氧化物燃料电池具有优异的结构稳定性、活性及电化学性能。
[0008]为了实现以上目的,一方面,本专利技术提供了一种阳极/电解质半电池的制作方法,其中,所述制作方法包括:
[0009](1)将NiO粉体、YSZ粉体、造孔剂、分散剂溶于溶剂中并对所得混合物进行球磨,待混合均匀后,向所得浆料中加入粘结剂与增塑剂,继续球磨,对混匀的浆料进行抽真空处理后将浆料流延至聚酯薄膜上,再进行干燥后得到NiO(氧化镍)

YSZ(氧化钇稳定氧化锆)阳极支撑体流延片;
[0010](2)对所述NiO

YSZ阳极支撑体流延片进行切割后再对其一侧表面进行微加工处理,以使其表面呈现正交网状结构;
[0011](3)对步骤(2)中得到的表面处理后的NiO

YSZ阳极支撑体流延片进行预烧结;
[0012](4)在步骤(3)所得预烧结后的NiO

YSZ阳极支撑体的修饰面(即经表面处理一侧的表面)涂覆纳米粉体浆料,干燥后形成阳极功能层;
[0013](5)再于所述阳极功能层表面涂覆YSZ电解质层,再经干燥、焙烧后得到所述阳极/电解质半电池。
[0014]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述的NiO粉体与YSZ粉体的质量比为3:7~7:3。
[0015]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述造孔剂的用量为NiO粉体与YSZ粉体总质量的5~30%。
[0016]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述造孔剂选自高分子材料微球造孔剂中的一种或者多种。
[0017]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和/或聚苯乙烯(PS)。
[0018]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述分散剂的用量为NiO粉体与YSZ粉体总质量的0.5~5%。
[0019]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述分散剂选自胺类分散剂中的一种或者多种。
[0020]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述分散剂为三乙醇胺和/或2

氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙醇(AMP)。
[0021]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述溶剂的用量为NiO粉体与YSZ粉体总质量的1~20倍。
[0022]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述溶剂选自有机溶剂中的一种或者多种。
[0023]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述有机溶剂为乙醇、二甲苯、三氯乙烯中的一种或者多种。
[0024]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述粘结剂的用量为NiO粉体与YSZ粉体总质量的1~20%。
[0025]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述粘结剂选自非水基粘结剂中的一种或者多种。
[0026]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸甲脂、乙基纤维素中的一种或者多种。
[0027]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述增塑剂的用量为NiO粉体与YSZ粉体总质量的1~20%。
[0028]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述增塑剂选自聚乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇中的一种或者多种。
[0029]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述球磨的时间为12~24h,继续球磨的时间为12~24h。其中,所述球磨于高能球磨机中进行。
[0030]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,于真空腔中对混匀的浆料进行抽真空处理,对混匀的浆料进行抽真空处理可以去除浆料中的气泡。
[0031]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述的NiO

YSZ阳极支撑体流延片的厚度为1~10mm。
[0032]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(1)中,所述的干燥为于室温进行干燥。
[0033]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(2)中,将所述NiO

YSZ阳极支撑体流延片切割成小圆片,所述小圆片的直径为10~50mm。
[0034]作为本专利技术以上所述的阳极/电解质半电池的制作方法,其中,步骤(2)中,采用脉冲光纤激光器对切割后的NiO

YSZ阳极支撑体流延片的一侧表面本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阳极/电解质半电池的制作方法,其特征在于,包括:(1)将NiO粉体、YSZ粉体、造孔剂、分散剂溶于溶剂中并对所得混合物进行球磨,待混合均匀后,向所得浆料中加入粘结剂与增塑剂,继续球磨,对混匀的浆料进行抽真空处理后将浆料流延至聚酯薄膜上,再进行干燥后得到NiO

YSZ阳极支撑体流延片;(2)对所述NiO

YSZ阳极支撑体流延片进行切割后再对其一侧表面进行微加工处理,以使其表面呈现正交网状结构;(3)对步骤(2)中得到的表面处理后的NiO

YSZ阳极支撑体流延片进行预烧结;(4)在步骤(3)所得预烧结后的NiO

YSZ阳极支撑体的修饰面涂覆纳米粉体浆料,干燥后形成阳极功能层;(5)再于所述阳极功能层表面涂覆YSZ电解质层,再经干燥、焙烧后得到所述阳极/电解质半电池。2.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,步骤(1)中,所述的NiO粉体与YSZ粉体的质量比为3:7~7:3;优选地,所述造孔剂的用量为NiO粉体与YSZ粉体总质量的5~30%;更优选地,所述造孔剂选自高分子材料微球造孔剂中的一种或者多种;进一步优选地,所述造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚苯乙烯;还优选地,所述分散剂的用量为NiO粉体与YSZ粉体总质量的0.5~5%;还更优选地,所述分散剂选自胺类分散剂中的一种或者多种;还进一步优选地,所述分散剂为三乙醇胺和/或2

氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙醇;还优选地,所述溶剂的用量为NiO粉体与YSZ粉体总质量的1~20倍;还更优选地,所述溶剂选自有机溶剂中的一种或者多种;还进一步优选地,所述有机溶剂为乙醇、二甲苯、三氯乙烯中的一种或者多种;还优选地,所述粘结剂的用量为NiO粉体与YSZ粉体总质量的1~20%;还更优选地,所述粘结剂选自非水基粘结剂中的一种或者多种;还进一步优选地,所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸甲脂、乙基纤维素中的一种或者多种;还优选地,所述增塑剂的用量为NiO粉体与YSZ粉体总质量的1~20%;还更优选地,所述增塑剂选自聚乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇中的一种或者多种;还优选地,步骤(1)中,所述球磨的时间为12~24h,继续球磨的时间为12~24h;还优选地,步骤(1)中,所述的NiO

YSZ阳极支撑体流延片的厚度为1~10mm;还优选地,步骤(1)中所述的干燥为于室温进行干燥。3.根据权利要求1或2所述的制作方法,其特征在于,步骤(2)中,将所述NiO

YSZ阳极支撑体流延片切割成小圆片,所述小圆片的直径为10~50mm;优选地,步骤(2)中采用脉冲光纤激光器对切割后的NiO

YSZ阳极支撑体流延片的一侧表面进行微加工处理,所述的脉冲光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员:蔡桂凡林少雄杨茂萍
申请(专利权)人:合肥国轩高科动力能源有限公司
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1