一种高稳定性便捷型固体氧化物燃料电池的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种高稳定性便捷型固体氧化物燃料电池的加工方法，包括S1．利用现有加工技术，加工制造基座和具有多个气体通道结构的金属连接级；S2．制配阳极溶液、电解质溶液和阴极溶液进行备用；S3．在金属连接级的一侧利用钎焊或熔焊工艺，制作多孔金属层。本发明专利技术通过固体氧化物燃料电池上定位限位装置的设置，便于安装人员对固体氧化物燃料电池的安装定位，避免一对单体固体氧化物燃料电池在安装过程中出现的偏移问题，大大降低一对固体氧化物燃料电池出现的连接错位概率，方便安装人员进行安装的同时，也可以提高固体氧化物燃料电池在安装使用时的稳定性，保证固体氧化物燃料电池的电池组发电效率。池的电池组发电效率。池的电池组发电效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高稳定性便捷型固体氧化物燃料电池的加工方法


[0001]本专利技术属于固体氧化物燃料电池
，具体涉及一种高稳定性便捷型固体氧化物燃料电池的加工方法。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池(简称SOFC)属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置，是目前几种燃料电池中，理论能量密度最高的一种。被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池。
[0003]在所有的燃料电池中，固体氧化物燃料电池的工作温度最高，属于高温燃料电池。近些年来，分布式电站由于其成本低、可维护性高等优点已经渐渐成为世界能源供应的重要组成部分。由于固体氧化物燃料电池发电的排气有很高的温度，具有较高的利用价值，可以提供天然气重整所需热量，也可以用来生产蒸汽，更可以和燃气轮机组成联合循环，非常适用于分布式发电。固体氧化物燃料电池单体主要由电解质、阳极或燃料极、阴极或空气极和连接级或双极板组成，其工作原理主要为：在固体氧化物燃料电池的阳极一侧持续通入燃料气，例如：氢气(H2)、甲烷(CH4)、城市煤气等，具有催化作用的阳极表面吸附燃料气体，并通过阳极的多孔结构扩散到阳极与电解质的界面；在阴极一侧持续通入氧气或空气，具有多孔结构的阴极表面吸附氧，由于阴极本身的催化作用，使得O2得到电子变为O2‑
，在化学势的作用下，O2‑
进入起电解质作用的固体氧离子导体，由于浓度梯度引起扩散，最终到达固体电解质与阳极的界面，与燃料气体发生反应，失去的电子通过外电路回到阴极。
[0004]由于单体固体氧化物燃料电池只能产生1V左右电压，功率有限，因此，为了保证固体氧化物燃料电池的功率，需要将若干个单体固体氧化物燃料电池以各种方式(串联、并联、混联)组装成固体氧化物燃料电池电池组，固体氧化物燃料电池电池组的结构主要为：管状、平板型和整体型三种，其中平板型因功率密度高和制作成本低而成为固体氧化物燃料电池的发展趋势，但在平板型固体氧化物燃料电池电池组的组装过程中，一对单体固体氧化物燃料电池之间通过连接级进行连接，一对单体固体氧化物燃料电池之间没有定位限位装置，这就容易造成固体氧化物燃料电池电池组连接不紧密，一对单体固体氧化物燃料电池在安装过程中存在连接错位的情况，安装人员需要多次定位安装，不仅降低了安装人员的工作效率，而且还影响固体氧化物燃料电池电池组的使用稳定性，影响固体氧化物燃料电池电池组的发电效率。
[0005]因此，针对上述技术问题，有必要提供一种高稳定性便捷型固体氧化物燃料电池的加工方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种高稳定性便捷型固体氧化物燃料电池的加工方法，以解决上述的单体固体氧化物燃料电池因缺乏定位限位装置而导致固体氧化物燃料电池电
池组安装使用稳定性差的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供的技术方案如下：
[0008]一种高稳定性便捷型固体氧化物燃料电池的加工方法，包括以下步骤：
[0009]S1.利用现有加工技术，加工制造基座和具有多个气体通道结构的金属连接级；
[0010]S2.制配阳极溶液、电解质溶液和阴极溶液进行备用；
[0011]S3.在金属连接级的一侧利用钎焊或熔焊工艺，制作多孔金属层；
[0012]S4.在上述多孔金属层的表面利用大气等离子工艺均匀喷涂阳极溶液，得到阳极；
[0013]S5.在上述阳极的表面利用真空等离子工艺均匀喷涂电解质溶液，得到电解质；
[0014]S6.在上述电解质的表面利用火焰喷涂工艺均匀喷涂阴极溶液，得到阴极；
[0015]S7.将金属连接级、多孔金属层、阳极、电解质和阴极组成一个整体进行高温烧结，得到单体固体氧化物燃料电池，将多个单体固体氧化物燃料电池进行串联堆叠；
[0016]S8.将多个单体固体氧化物燃料电池放置于基座上，并在基座的两侧对称设置可调式定位限位机构，用于对多个单体固体氧化物燃料电池进行定位限位安装，从而可以得到固体氧化物燃料电池成品。
[0017]进一步地，S1中，所述金属连接级由粉末冶金的方法烧结成型。
[0018]进一步地，所述金属连接级为钙钛矿结构的铬酸镧，钙钛矿结构的铬酸镧在高温下，在氧化和还原气氛中的组成、结晶相和化学性质稳定，并且钙钛矿结构的铬酸镧热膨胀性能与电解质组分材料相匹配，还具有良好的气密性和导电性能。
[0019]进一步地，S2中，所述电解质溶液内设有YSZ，具体极强的离子电导率，所述阳极溶液内设有金属陶瓷，有很高的电导率，且金属陶瓷在还原性气氛中稳定并有良好的渗透性，所述阴极溶液内设有LaxSr1
‑
xMnO3，LaxSr1
‑
xMnO3具有高导电性、高温抗氧化性和高温热稳定性，并且不与电解质发生化学反应。
[0020]进一步地，S7中，所述阳极覆盖多孔金属层，且阳极的面积大于多孔金属层的面积，所述电解质覆盖阳极，且电解质的面积不小于阳极的面积。
[0021]进一步地，S7中，所述高温烧结的步骤为：以1
‑
2℃/min的升温速率从室温升至750
‑
800℃，并保温0.5
‑
2h；接着以2
‑
5℃/min的升温速率从750
‑
800℃升温至1300
‑
1450℃，并保温2
‑
10h；然后后以3
‑
5℃/min的降温速率从1300
‑
1450℃降温至800℃，最后以5
‑
10℃/min的降温速率从800℃降至室温。
[0022]进一步地，S8中，所述可调式定位限位机构包括固定定位板，用于顶住单体固体氧化物燃料电池，避免单体固体氧化物燃料电池在装配过程中产生偏移，所述固定定位板内设有滑动槽，用于活动定位板的滑动，所述滑动槽内滑动连接有活动定位板，通过活动定位板在滑动槽内进行滑动，可以调节固定定位板整体的高度，便于固定定位板适用于多个单体固体氧化物燃料电池的堆叠，所述活动定位板远离单体固体氧化物燃料电池的一面上设有一对限位柱，所述固定定位板上设有一对限位槽，所述限位槽与限位柱相匹配，所述限位槽与滑动槽相连通，通过限位柱在限位槽内进行滑动，用于限位活动定位板的滑动，避免活动定位板在滑动的过程中产生偏移，保证活动定位板对多个单体固体氧化物燃料电池有良好的挤压效果，从而可以保证多个单体固体氧化物燃料电池在使用时的稳定性，所述固定定位板与基座之间连接有一对连接螺钉，用于连接固定活动定位板，同时也方便安装人员进行拆卸和安装。
[0023]进一步地，所述固定定位板上螺纹连接有一对调节螺杆，用于调节挤压固定板与活动定位板的距离，所述调节螺杆的侧壁上螺纹连接有调节螺母，用于紧固调节螺杆，使得挤压固定板对活动定位板有更大的夹紧力度，保证活动定位板对于多个单体固体氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高稳定性便捷型固体氧化物燃料电池的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1．利用现有加工技术，加工制造基座（1）和具有多个气体通道结构的金属连接级（201）；S2．制配阳极溶液、电解质溶液和阴极溶液进行备用；S3．在金属连接级（201）的一侧利用钎焊或熔焊工艺，制作多孔金属层；S4．在上述多孔金属层的表面利用大气等离子工艺均匀喷涂阳极溶液，得到阳极（202）；S5．在上述阳极（202）的表面利用真空等离子工艺均匀喷涂电解质溶液，得到电解质（203）；S6．在上述电解质（203）的表面利用火焰喷涂工艺均匀喷涂阴极溶液，得到阴极（204）；S7．将金属连接级（201）、多孔金属层、阳极（202）、电解质（203）和阴极（204）组成一个整体进行高温烧结，得到单体固体氧化物燃料电池（2），将多个单体固体氧化物燃料电池（2）进行串联堆叠；S8．将多个单体固体氧化物燃料电池（2）放置于基座（1）上，并在基座（1）的两侧对称设置可调式定位限位机构（3），用于对多个单体固体氧化物燃料电池（2）进行定位限位安装，从而可以得到固体氧化物燃料电池成品。2.根据权利要求1所述的一种高稳定性便捷型固体氧化物燃料电池的加工方法，其特征在于，S1中，所述金属连接级（201）由粉末冶金的方法烧结成型。3.根据权利要求2所述的一种高稳定性便捷型固体氧化物燃料电池的加工方法，其特征在于，所述金属连接级（201）为钙钛矿结构的铬酸镧。4.根据权利要求1所述的一种高稳定性便捷型固体氧化物燃料电池的加工方法，其特征在于，S2中，所述电解质溶液内设有YSZ，所述阳极溶液内设有金属陶瓷，所述阴极溶液内设有LaxSr1
‑
xMnO3。5.根据权利要求1所述的一种高稳定性便捷型固体氧化物燃料电池的加工方法，其特征在于，S7中，所述阳极（202）覆盖多孔金属层，且阳极（202）的面积大于多孔金属层的面积，所述电解质（203）覆盖阳极（202），且电解质（203）的面积不小于阳极（202）的面积。6.根据权利要求1所述的一种高稳定性便捷型固体氧化物燃料电池的加工方法，其特征在于，S7中，所述高温烧结的步骤为：以1
‑
2℃/min的升温速率从室温升至750
‑
800℃，并保温0.5

【专利技术属性】
技术研发人员：周金凤，
申请(专利权)人：周金凤，
类型：发明
国别省市：