陶瓷氧泵及氢氧燃料电池的氧气提纯装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种陶瓷氧泵及氢氧燃料电池的氧气提纯装置，制氧模组包括沿第一方向依次设置的正电极组件、电解质隔膜及负电极组件，通过正电极组件将混合气体中的氧气解离生成氧离子，电解质隔膜使得氧离子透过并到达负电极组件，正电极组件将氧离子复合生成氧气，由于本实施例中，负电极组件、电解质隔膜及正电极组件一体成型设置。使得陶瓷氧泵结构简单，提高了集成度，降低制氧能耗。降低制氧能耗。降低制氧能耗。

【技术实现步骤摘要】
陶瓷氧泵及氢氧燃料电池的氧气提纯装置


[0001]本专利技术涉及氢氧燃料电池
，特别涉及一种陶瓷氧泵及氢氧燃料电池的氧气提纯装置。

技术介绍

[0002]氢氧燃料电池膜电极包括催化层、扩散层及质子交换膜等，在反应过程中，若氧气中的杂质比如硫化物等，会使铂碳催化剂中毒，进而导致催化剂活性降低，燃料电池功率下降，寿命缩短等等。提纯氧气的方式有多种，例如，现有技术中，提出的氧化物电解质氧泵结构设计，不同单元通过无机粘结剂而密封在一起，结构较为复杂，集成度不高，泵氧能耗大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的是提出一种陶瓷氧泵，旨在解决现有现有的氢氧燃料电池的氧气提纯装置结构较为复杂，集成度不高，泵氧能耗大的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提出的陶瓷氧泵，包括制氧模组，所述制氧模组包括沿第一方向依次设置的正电极组件、电解质隔膜及负电极组件，所述正电极组件用以将混合气体中的氧气解离生成氧离子，所述电解质隔膜用以供所述氧离子透过，所述负电极组件用以将氧离子复合生成氧气，其中，所述负电极组件、所述电解质隔膜及所述正电极组件一体成型设置。
[0005]可选地，所述负电极组件形成有第一反应腔室和与所述第一反应腔室相连通的出气通道，所述第一出气通道用于使得所述第一反应腔室生成的氧气排出，所述正电极组件形成有第二反应腔室和与所述第二反应腔室相连通的进气通道，所述第二反应腔室通过所述电解质隔膜与所述第一反应腔室相连通，所述进气通道用于使得混合气体进入所述第二反应腔室；和/或，<br/>[0006]所述电解质隔膜的制成材质为氧离子导电的氧化物；和/或，
[0007]所述电解质隔膜的厚度为H1，其中，1μm≤H1≤100μm；和/或，
[0008]所述负电极组件、所述电解质隔膜及所述正电极组件烧结为一体。
[0009]可选地，所述负电极组件包括依次设置的负极电极、负极集流体及负极连接体，所述负极电极邻近所述电解质隔膜设置，所述负极集流体呈环状设置，且所述负极集流体的两端分别与所述负极电极和所述负极连接体相抵接，以使得所述负极连接体和所述负极电极之间形成所述第一反应腔室，所述负极集流体的侧部形成有所述进气通道；和/或，
[0010]所述正电极组件包括依次设置的正极电极、正极集流体及正极连接体，所述正极电极邻近所述电解质隔膜设置，所述正极集流体层环状设置，且所述正极集流体的两端分别与所述正极电极和所述正极连接体相抵接，以使得所述正极连接体和所述正极电极之间形成所述第二反应腔室，且所述正极连接体沿上下向贯设有所述出气通道；和/或，
[0011]所述电解质隔膜的制成材质包括氧化钇稳定氧化锆(YSZ)、氧化钪稳定氧化锆(ScSZ)、氧化钐掺杂氧化铈(SDC)、氧化钆掺杂氧化铈(GDC)、(La,Sr)(Ga,Mg)O3–
δ
、
Er
0.6
Bi
1.4
O3–
δ
、La2Mo2O9、Sr
1.65
Na
1.35
Si3O
8.325
、掺杂BaCeO3–
δ
、BaZr1‑
x
‑
y
Ce
x
Y
y
O3–
δ
、掺杂BaZrO3–
δ
、Sr2Sc
1+x
Nb1–
x
O6–
δ
、掺杂La
5.5
WO
11.25
‑
δ
及Ba3Ca
1+x
Nb2–
x
O9至少一种，其中，0&lt;x&lt;1，0&lt;y&lt;1，0&lt;δ&lt;1；和/或，
[0012]所述第一反应腔室和/或所述第二反应腔室沿所述电解质隔膜厚度方向的槽深为H，其中，0.1mm≤H≤3mm；和/或
[0013]所述制氧模组设置多个，多个所述制氧模组沿所述第一方向依次设置，相邻的两个所述制氧模组中，一个所述正电极组件的出气通道与另一个所述正电极组件的出气通道相连通。
[0014]可选地，所述负极电极和/或所述正极电极的制成材质包括电子导电氧化物、氧离子电子混合导电氧化物或电子导电氧化物、氧离子电子混合导电氧化物与氧离子传导电解质材料构成的复合物；和/或，
[0015]所述正极连接体和/或负极连接体的厚度为0.1
‑
3mm；和/或，
[0016]所述负极集流体沿其周向呈间断设置，所述负极组件还包括封接环，所述封接环设于所述负极集流体的外围且外套于所述负极电极，且所述封接环的两端分别与所述负极连接体和所述电解质隔膜相抵。
[0017]可选地，所述负极电极和/或所述正极电极的制成材质包括(La,Sr)MnO3–
δ
(LSM)、(La,Sr)(Co,Fe)O3–
δ
(LSCF)、(La1‑
x
Sr
x
)(Cr1‑
y
Fe
y
)O3–
δ
(LSCrF)、(La1‑
x
Sr
x
)(Cr1‑
y
Mn
y
)O3–
δ
(LSCrM)、La2‑
x
Sr
x
Fe2‑
y
‑
z
Ni
y
Mo
z
O6‑
δ
、LSM
‑
YSZ、及LSCF
‑
SDC中至少一种，其中，0&lt;x&lt;1，0&lt;y&lt;1，0&lt;z&lt;1，0&lt;δ&lt;1。
[0018]可选地，所述负极电极和/或所述正极电极的厚度为H2，其中，0.01mm≤H2≤1mm；和/或，
[0019]所述负极电极和/或所述正极电极的孔隙率为5％
‑
70％；和/或，
[0020]所述正极电极和/或负极电极贯设有多个通孔，且个所述通孔的内壁上均覆盖有纳米催化剂。
[0021]可选地，所述纳米催化剂包括Sm
0.15
Ce
0.85
O3–
δ
、(Sm,Sr)CoO3–
δ
、SmBaCo2O
5+δ
、(La,Sr)(Co,Fe)O3–
δ
及La2‑
x
Sr
x
Fe2‑
y
‑
z
Ni
y
Mo
z
O6‑
δ
中至少一种，其中，0&lt;x&lt;1，0&lt;y&本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷氧泵，其特征在于，包括制氧模组，所述制氧模组包括沿第一方向依次设置的正电极组件、电解质隔膜及负电极组件，所述正电极组件用以将混合气体中的氧气解离生成氧离子，所述电解质隔膜用以供所述氧离子透过，所述负电极组件用以将氧离子复合生成氧气，其中，所述负电极组件、所述电解质隔膜及所述正电极组件一体成型设置。2.如权利要求1所述的陶瓷氧泵，其特征在于，所述负电极组件形成有第一反应腔室和与所述第一反应腔室相连通的出气通道，所述第一出气通道用于使得所述第一反应腔室生成的氧气排出，所述正电极组件形成有第二反应腔室和与所述第二反应腔室相连通的进气通道，所述第二反应腔室通过所述电解质隔膜与所述第一反应腔室相隔绝，所述进气通道用于使得混合气体进入所述第二反应腔室；和/或，所述电解质隔膜的制成材质为氧离子导电的氧化物；和/或，所述电解质隔膜的厚度为H1，其中，1μm≤H1≤100μm；和/或，所述负电极组件、所述电解质隔膜及所述正电极组件烧结为一体。3.如权利要求2所述的陶瓷氧泵，其特征在于，所述负电极组件包括依次设置的负极电极、负极集流体及负极连接体，所述负极电极邻近所述电解质隔膜设置，所述负极集流体呈环状设置，且所述负极集流体的两端分别与所述负极电极和所述负极连接体相抵接，以使得所述负极连接体和所述负极电极之间形成所述第一反应腔室，所述负极集流体的侧部形成有所述进气通道；和/或，所述正电极组件包括依次设置的正极电极、正极集流体及正极连接体，所述正极电极邻近所述电解质隔膜设置，所述正极集流体层环状设置，且所述正极集流体的两端分别与所述正极电极和所述正极连接体相抵接，以使得所述正极连接体和所述正极电极之间形成所述第二反应腔室，且所述正极连接体沿上下向贯设有所述出气通道；和/或，所述电解质隔膜的制成材质包括氧化钇稳定氧化锆(YSZ)、氧化钪稳定氧化锆(ScSZ)、氧化钐掺杂氧化铈(SDC)、氧化钆掺杂氧化铈(GDC)、(La,Sr)(Ga,Mg)O3–
δ
、Er
0.6
Bi
1.4
O3–
δ
、La2Mo2O9、Sr
1.65
Na
1.35
Si3O
8.325
、掺杂BaCeO3–
δ
、BaZr1‑
x
‑
y
Ce
x
Y
y
O3–
δ
、掺杂BaZrO3–
δ
、Sr2Sc
1+x
Nb1–
x
O6–
δ
、掺杂La
5.5
WO
11.25
‑
δ
及Ba3Ca
1+x
Nb2–
x
O9至少一种，其中，0&lt;x&lt;1，0&lt;y&lt;1，0&lt;δ&lt;1；和/或，所述第一反应腔室和/或所述第二反应腔室沿所述电解质隔膜厚度方向的槽深为H，其中，0.1mm≤H≤3mm；和/或所述制氧模组设置多个，多个所述制氧模组沿所述第一方向依次设置，相邻的两个所述制氧模组中，一个所述正电极组件的出气通道与另一个所述正电极组件的出气通道相连通。4.如权利要求3所述的陶瓷氧泵，其特征在于，所述负极电极和/或所述正极电极的制成材质包括电子导电氧化物、氧离子电子混合导电氧化物或电子导电氧化物、氧离子电子混合导电氧化物与氧离子传导电解质材料构成的复合物；和/或，所述正极连接体和/或负极连接体的厚度为0.1
‑
3mm；和/或，所述负极集流体沿其周向呈间断设置，所述负极极组件还包括封接环，所述封接环设于所述负极集流体的外围且外套于所述负极电极，且所述封接环的两端分别与所述负极连接体和所述电解质隔膜相抵。5.如权利要求4所述的陶瓷氧泵，其特征在于，所述负极电极和/或所述正极电极的制成材质包括(La,Sr)MnO3–

【专利技术属性】
技术研发人员：占忠亮，
申请(专利权)人：中国科学技术大学先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：