用于燃料电池的金属支撑板的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用于燃料电池的金属支撑板的制造方法，依次包括有以下步骤：1)采用金属粉末和金属丝网，金属丝网的材质为变形高温合金或不锈钢；2)将步骤1)中的金属粉末进行筛分，选取粉末粒度为10～500μm；3)至少放置一组金属丝网和金属粉末，每组中，金属丝网和金属粉末自下向上布置；4)烧结；5)压平；6)裁剪；7)在金属基板的上表面形成阳极层；8)在阳极层的上表面形成电解质涂层；9)在电解质涂层的上表面形成阴极层，从而制成金属支撑板。采用含有金属网和金属粉末的金属连接板，烧结收缩小，且共烧结后形成烧结钢

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池的金属支撑板的制造方法


[0001]本专利技术属于燃料电池
，具体涉及一种用于燃料电池的金属支撑板的制造方法。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池是一种理想的燃料电池，不但具有燃料电池高效、环境友好的优点，而且还具有以下突出优点：(1)固体氧化物燃料电池是全固体结构，不存在使用液体电解质带来的腐蚀问题和电解质流失问题，可望实现长寿命运行。(2)固体氧化物燃料电池的工作温度为800～1000℃，不但电催化剂不需要采用贵金属，而且还可以直接采用天然气、煤气和碳氢化合物作为燃料，简化了燃料电池系统。(3)固体氧化物燃料电池排出高温余热可以与燃气轮机或蒸汽轮机组成联合循环，大幅度提高总发电效率。
[0003]目前的金属支撑型固体氧化物燃料电池如本申请人在先申请的中国专利技术专利申请《一种用于燃料电池的金属支撑板的制造方法》，其专利申请号为CN202110297120.2(申请公布号为CN113054215A)公开了一种用于燃料电池的金属支撑板的制备方法，依次包括有以下步骤：1)采用烧结不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴基合金、钛合金、铬基合金中的一种；2)将步骤1)中粉末进行筛分，选取粉末粒度为13～250um；3)将粉末放置在量器的内孔中，去除多余粉末后，放置在承烧板上；4)将放置有量器的承烧板进行烧结；5)将阳极浆料涂覆在金属基板的上表面上，以在金属基板的上表面形成阳极层；6)将电解质浆料涂覆在阳极层的上表面上以在阳极层表面形成电解质涂层；7)将阴极浆料涂覆在电解质涂层的上表面上，以在电解质涂层的上表面形成阴极层，从而制成金属支撑板。消除烧结变形，提升阳极层和金属基板之间的结合紧密性。但是上述方法所制备出的金属支撑板的强度相对较低，无法满足抗拉强度为80MPa以上的需求。
[0004]因此，需要对现有的用于燃料电池的金属支撑板的制造方法作进一步的改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种用于燃料电池的金属支撑板的制造方法，使所制备的金属支撑板强度较高。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于燃料电池的金属支撑板的制造方法，其特征在于，依次包括有以下步骤：1)采用金属粉末和目数为20目～1000目的金属丝网，金属丝网的材质为变形高温合金或不锈钢；
[0007]2)将步骤1)中的金属粉末进行筛分，选取粉末粒度为10～500μm；
[0008]3)至少放置一组金属丝网和金属粉末，每组中，金属丝网和金属粉末自下向上布置；
[0009]4)烧结：将放置有量器的承烧板进行烧结，得到金属基板的烧结坯；
[0010]5)压平：采用压制或者轧制，使烧结坯达到金属基板的目标尺寸；
[0011]6)裁剪；
[0012]7)将阳极浆料涂覆在金属基板的上表面上，随后将金属基板未涂覆的下表面搁置在承烧板上，并进行干燥，从而在金属基板的上表面形成阳极层；
[0013]8)将电解质浆料涂覆在阳极层的上表面上，随后将金属基板未涂覆的下表面搁置在承烧板上，并进行干燥，从而在阳极层的上表面形成电解质涂层；
[0014]9)将阴极浆料涂覆在电解质涂层的上表面上，随后将金属基板未涂覆的下表面搁置在承烧板上，并进行干燥并烧结，从而在电解质涂层的上表面形成阴极层，从而制成金属支撑板。
[0015]优选地，所述不锈钢为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和耐热型不锈钢中的一种。
[0016]优选地，所述金属粉末为不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴基合金、钛合金、铬基合金中的一种粉体。
[0017]进一步优选，在步骤4)中，将金属基板放置在承烧板上进行烧结，烧结温度为1000℃～1500℃，烧结的时间为5～240min，真空度为10
‑3Pa～102Pa。烧结后金属支撑体有较高的强度，同时阳极与金属支撑体之间结合紧密。阳极、电解质和阴极进行共烧结，可以提升生产效率，降低生产成本，改善金属支撑板
‑
阳极
‑
电解质
‑
阴极的三个界面结合状态。
[0018]优选地，在步骤8)、步骤9)和步骤10)中在干燥后均进行烧结，步骤8)中的烧结和步骤9)中的烧结所采用的烧结温度均为1050℃～1400℃，烧结时间均为10～300min，步骤10)中的烧结所采用的烧结温度为800℃～1200℃，烧结时间为5～300min，真空度为10
‑3Pa～102Pa。
[0019]优选地，在步骤5)和步骤6)之间或者在步骤6)和步骤7)之间进行浸蜡处理，即将金属基板置入蜡类熔体中1～30min，待金属基板中的孔隙中渗入蜡熔体后取出金属基板并进行冷却。如此获得较为平整的金属支撑板，且通过浸蜡处理，减少金属支撑板的孔隙。
[0020]优选地，所述金属粉末为不锈钢粉末，按照质量百分比计，该不锈钢粉末包括有以下组分：碳：＜0.03％，镍：0～25％，钼：0～4％，铬：10～30％，硅：0～1％，锰：0～2％，不超过2％的不可避免的杂质，铁：余量。此成分的不锈钢，其热膨胀系数与阳极、电解质等较为匹配。
[0021]优选地，所述高温合金按照质量百分比计，包括以下组分：C：0～0.15％，Cr：14～35％，Mo：0～10％，W：0～16％，Al：0～2.2％，Ti：0～3.0％，Fe：0～5％，不可避免的杂质：小于2％，镍：余量。
[0022]优选地，所述阳极浆料包含有NiO、丁酮、乙醇、三乙醇胺、淀粉、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚乙二醇PEG及谷氨酸PHT，还包括有氧化钇稳定氧化锆和Sr2‑
x
Ca
x
Fe
1.5
Mo
0.5
O6‑
δ
中的一种，其中，x＝0，0.1，0.3，0.5。利于发生电池反应。
[0023]优选地，所述电解质浆料包括有丁酮、乙醇、三乙醇胺、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚乙二醇PEG、谷氨酸PHT，还包括有氧化钇稳定氧化锆、LaGaO3基电解质、Ba(Sr)Ce(Ln)O3和CeO2基固体电解质中的一种。这种电解质浆料的热膨胀系数与阳极和阴极的接近，烧结后结合较好。
[0024]优选地，所述阴极浆料为Sr2‑
x
Ca
x
Fe
1.5
Mo
0.5
O6‑
δ
、LSM(La1‑
x
Sr
x
Mn03)、LSCF((La，Sr)(Co，Fe)O3)、焦绿石结构的A2Ru2O
7－x
(A＝Pb，Bi)陶瓷、Ag
‑
YDB复合陶瓷和钙钛矿结构的L型陶瓷中的一种，前述x＝0，0.1，0.3，0.5。这种阴极材料与电解质层结合紧密。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：该金属支撑板采用含有金属网和金属粉末
的金属连接板，烧结收缩小，且共烧结后形成烧结钢...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池的金属支撑板的制造方法，其特征在于，依次包括有以下步骤：1)采用金属粉末和目数为20目～1000目的金属丝网，金属丝网的材质为变形高温合金或不锈钢；2)将步骤1)中的金属粉末进行筛分，选取粉末粒度为10～500μm；3)至少放置一组金属丝网和金属粉末，每组中，金属丝网和金属粉末自下向上布置；4)烧结：将放置有量器的承烧板进行烧结，得到金属基板的烧结坯；5)压平：采用压制或者轧制，使烧结坯达到金属基板的目标尺寸；6)裁剪；7)将阳极浆料涂覆在金属基板的上表面上，随后将金属基板未涂覆的下表面搁置在承烧板上，并进行干燥，从而在金属基板的上表面形成阳极层；8)将电解质浆料涂覆在阳极层的上表面上，随后将金属基板未涂覆的下表面搁置在承烧板上，并进行干燥，从而在阳极层的上表面形成电解质涂层；9)将阴极浆料涂覆在电解质涂层的上表面上，随后将金属基板未涂覆的下表面搁置在承烧板上，并进行干燥并烧结，从而在电解质涂层的上表面形成阴极层，从而制成金属支撑板。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述不锈钢为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和耐热型不锈钢中的一种。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述金属粉末为不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴基合金、钛合金、铬基合金中的一种粉体。4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤4)中，将金属基板放置在承烧板上进行烧结，烧结温度为1000℃～1500℃，烧结的时间为5～240min，真空度为10
‑3Pa～102Pa。5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤8)、步骤9)和步骤10)中在干燥后均进行烧结，步骤8)中的烧结和步骤9)中的烧结所采用的烧结温度均为1050℃～1400℃，烧结时间均为10～300min，步骤10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：包崇玺，陈志东，颜巍巍，童璐佳，
申请(专利权)人：东睦新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：