阳极支撑的固体氧化物燃料电池的制备方法技术

一种阳极支撑的固体氧化物燃料电池（ＳＯＦＣ）的制备方法。采用凝胶注模工艺制备多孔阳极基体，旋转涂覆工艺制备致密的电解质薄膜，浆料涂覆工艺制备电池的阴极。阳极支撑体采用凝胶注模工艺制备与现有的技术相比，该工艺制备简单，易于工业化生产，浆料原位凝固，使坯体中的颗粒保持均匀分散，成型坯体的强度很高且坯体内有机物含量较低，成型用的模具可以用金属、玻璃，使用后的模具较易清洗；可以成型异型件，采用该工艺制备的ＮｉＯ／ＹＳＺ阳极支撑的ＳＯＦＣ单电池，９００℃的最大输出功率密度达到１．０６Ｗ／ｃｍ↑［２］。

【技术实现步骤摘要】
阳极支撑的固体氧化物燃料电池的制备方法
本专利技术涉及一种阳极支撑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(SOFC)是将燃料的化学能不经过卡诺循环直接转变成电能的高效能量转换装置。SOFC相对于其它几类燃料电池还具有以下有点：燃料适应性广，可以直接使用碳氢化合物作为燃料；采用全固态的电池结构，有效解决了液体电解质带来的腐蚀和电解液流失等问题；无需要使用贵金属电极，可以大大降低电池的生产成本；综合利用排放的高质量余热，大大提高了电池的电效率。因此，在全球范围内，SOFC的研究与开发越来越受到广泛的重视。由于传统电解质材料钇稳定的氧化锆(YSZ)在低温下的电导率很低，要获得高输出功率密度，电池的操作温度很高。电池的操作温度过高带来了电极/电解质、电极/连接体之间的界面反应以及密封等问题。如果SOFC的操作温度降低到800℃以下，电池不同部分的界面反应问题就可以迎刃而解，而且可以使用廉价铁基材料作为连接体。但是，SOFC在中温下操作又存在电解质电阻增加和电极的催化活性降低等问题。目前，主要研究超薄型YSZ膜和开发新型电解质材料来解决这些问题。新型中温高电导率电解质材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
阳极支撑的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于采用凝胶注模工艺制备，步骤如下：（１）将固体氧化物的电子导电材料和氧离子导电材料按５０∶５０～６５∶３５的质量比加入含有单体丙烯酰胺、交联剂Ｎ，Ｎ’－亚甲基双丙烯酰胺、分散剂聚甲基丙 烯酸铵水溶液和十二烷基磺酸钠或者聚乙烯吡咯烷酮的预混液中，同时加入占固体氧化物重量比为５％～１５％的石墨造孔剂，得到固相体积分数为４５％～５５％的混合物；（２）然后将混合物倒入球磨罐中球磨２０～４０ｈ，得到分散均匀的浆料；（ ３）所得浆料出磨后加入引发剂过硫酸铵水溶液，质量分数为２～５％，和催化剂Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－四甲...

【技术特征摘要】
1.阳极支撑的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于采用凝胶注模工艺制备，步骤如下：(1)将固体氧化物的电子导电材料和氧离子导电材料按50∶50～65∶35的质量比加入含有单体丙烯酰胺、交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、分散剂聚甲基丙烯酸铵水溶液和十二烷基磺酸钠或者聚乙烯吡咯烷酮的预混液中，同时加入占固体氧化物重量比为5％～15％的石墨造孔剂，得到固相体积分数为45％～55％的混合物；(2)然后将混合物倒入球磨罐中球磨20～40h，得到分散均匀的浆料；(3)所得浆料出磨后加入引发剂过硫酸铵水溶液，质量分数为2～5％，和催化剂N，N，N’，N’-四甲基乙二胺水溶液，质量分数为2～5％；(4)上述浆料注入模具，30～60分钟后脱模，脱模后根据阳极基体所需尺寸裁剪即得到阳极生坯，在40℃～80℃温度下干燥；(5)采用旋转涂覆工艺在阳极生坯的一侧涂覆电解质氧化锆或者钆掺杂的氧化铈的悬浮液，悬浮液的质量分数为5～20wt％，悬浮液分散介质为低分子量的醇，干燥后将阳极与电解质双层生坯在1300℃～1400℃温度下共烧；(6)在电解质的另一侧采用浆料涂覆工艺制备单电池的复合阴极，干燥后在1100～1200℃下烧结1～3h。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的电子导电材料是氧化镍或者碱式碳酸镍；所述的氧离子导电材料是钇稳定的氧化锆粉体或者钆掺杂的氧化铈。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的单体丙烯酰胺质量占水溶液质量的13～20％，交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺质量占水溶液质量的1～2％。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兰，蒋三平，张玉军，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]