一种用于燃料电池的金属支撑板的制备方法技术

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备方法，依次包括以下步骤：1)选用金属丝网；2)将步骤1)中丝网进行折叠或叠放。3)将折叠或叠放的丝网轧制或压制，随后进行烧结；4)将烧结后的多层丝网进行剪裁。5)在金属基板的上表面形成阳极层；6)在阳极层的上表面形成电解质涂层；7)在电解质涂层的上表面形成阴极层，从而制成金属支撑板。采用金属丝网折叠或叠放的多层丝网作为金属连接板，从而使得最终制备出的金属支撑板的强度高且变形小。制备出的金属支撑板的强度高且变形小。制备出的金属支撑板的强度高且变形小。

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃料电池的金属支撑板的制备方法


[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备方法。

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备方法》，其专利申请号为CN202110298584.5(申请公布号为CN113161566A)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)中材料制成金属基板；3)在金属基板上加工直径0.005～0.5mm的微孔的孔隙，孔隙的面积占板材总面积的3～70％；4)将包含有孔隙的板材切割成所需要的尺寸；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。由上述金属基板制成的金属支撑板容易变形，孔隙大小不均匀，气体流量不稳定等缺陷。
[0004]因此，需要对现有的用于燃料电池的金属支撑板的制备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备方法，使所制备的金属支撑板不易变形且抗拉强度高。
[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备方法，其特征在于，依次包括有以下步骤：
[0007]1)采用目数为40～2000目的金属丝网，所述金属丝网的材质为不锈钢和/或高温合金；
[0008]2)根据目标金属支撑板的厚度，将步骤1)中的金属丝网进行折叠或叠放得到多层丝网，折叠或叠放的层数为2～100层；
[0009]3)将步骤2)中的丝网层进行轧制或者压制，然后进行烧结；
[0010]4)将烧结后的多层丝网进行裁剪得到金属基板；
[0011]5)阳极浆料涂覆在剪裁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；
[0012]6)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；
[0013]7)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，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。
[0014]优选地，步骤3)中的烧结温度为1000℃～1350℃，烧结保温时间为5～500min。烧结后金属支撑板具有较高的强度，同时阳极与金属支撑板之间结合紧密。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。
[0015]压制的方式有多种，但是优选地，步骤3)中的压制采用：将多层丝网下方放置支撑板，将多层丝网的上方放置陶瓷压板，陶瓷压板的上方再放置重物，支撑板为陶瓷支撑板或石墨支撑板，重物为耐热钢或者钨合金。采用耐热钢或钨合金等进行压制，可以保证网板烧结后每层网之间的结合力强并且这些材料可以重复使用，降低烧结成本。
[0016]进一步优选地，烧结时，将多层丝网、支撑板、陶瓷压板以及重物一起放入烧结炉中进行烧结。
[0017]优选地，所述金属丝网为奥氏体，或者铁素体不锈钢，或者耐热型不锈钢；所述高温合金为GH3030，或者GH4037。
[0018]优选地，折叠后的多层丝网中每层的目数相同。
[0019]具体地，在步骤5)、步骤6)和步骤7)中在干燥后均进行烧结，步骤5)中的烧结和步骤6)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7)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。
[0020]为了提升多层丝网的强度和透气性，叠放后的多层丝网中，各层的目数不相同，至少两层中的金属丝网的材质不同。
[0021]优选地，所述不锈钢的组分按照质量百分比计，包括以下组分：C：0.01～0.08％，Cr：15～25％，Al：0～6.0％，Si：0.2～1.2％，Ni：0～11％，Mn：0.4～0.8％，Mo：0～3％，铁：余量；所述高温合金按照质量百分比计，包括以下组分：C：0.06～0.09％，Cr：15～21％，Mo：0～3％，W：0～6％，Al：0.1～2.2％，Ti：0.1～2.5％，Fe：1～5％，不可避免的杂质：小于2％，镍：余量。含有铬等元素可以保证金属支撑板在高温下具有良好的耐蚀性能和力学性能，同时保证热膨胀系数与电解质、阴极、阳极匹配。
[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。利于产生电池反应。
[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]与现有技术相比本文档来自技高网...

【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备方法，其特征在于，依次包括有以下步骤：1)采用目数为40～2000目的金属丝网，所述金属丝网的材质为不锈钢和/或高温合金；2)根据目标金属支撑板的厚度，将步骤1)中的金属丝网进行折叠或叠放得到多层丝网，折叠或叠放的层数为2～100层；3)将步骤2)中的丝网层进行轧制或者压制，然后进行烧结；4)将烧结后的多层丝网进行裁剪得到金属基板；5)阳极浆料涂覆在剪裁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；6)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；7)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，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所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中的烧结温度为1000℃～1350℃，烧结保温时间为5～500min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中的压制采用：将多层丝网下方放置支撑板，将多层丝网的上方放置陶瓷压板，陶瓷压板的上方再放置重物，支撑板为陶瓷支撑板或石墨支撑板，重物为耐热钢或者钨合金。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：烧结时，将多层丝网、支撑板、陶瓷压板以及重物一起放入烧结炉中进行烧结。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属丝网为奥氏体，或者铁素体不锈钢，或者耐热型不锈钢；所述高温合金为GH3030或者GH4037。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤5)、步骤6)和步骤7)中在干燥后均进行烧结，步骤5)中的烧结和步...

【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：