本发明专利技术公开了一种高性能的固体氧化物燃料电池，多孔支撑体以P盐作为粘结剂，电解质层为复合型质子导体电解质、复合型离子导体电解质、混合复合电解质中的一种；阳极功能层由复合阳极功能材料制备而成，阴极功能层由阴极材料制备而成；燃料气通道和氧化剂通道的截面形状为多棱多角几何形或多瓣花型或圆型，燃料气通道和氧化剂通道的通道表面则制上多种型式的三维结构的花纹。本发明专利技术一种高性能的固体氧化物燃料电池使用P盐作为粘结剂，解决单池素坯在生产流程中强度太低，容意破损、难脱模、易变形易塌落散架致使成品率较低等问题。变形易塌落散架致使成品率较低等问题。变形易塌落散架致使成品率较低等问题。
【技术实现步骤摘要】
一种高性能的固体氧化物燃料电池
[0001]本专利技术涉及固体氧化物燃料电池
，尤其是一种高性能的固体氧化物燃料电池。
技术介绍
[0002]SOFC是电解质为固体氧化物制成的燃料电池发电系统，目前大都用聚乙烯醇及其他高分子粘结剂和无机粘结剂作为固结固体氧化物器件素坯，普通平板型SOFC单池由一块平板型单池板在板的上下面置有相互垂直、设有燃气通道的阳极板和设有氧化剂通道的阴极板及连接体等组成。阳极、阴极板大都为不锈钢板涂覆复合陶瓷或耐高温热障复合涂料。有的单池板中间埋有裹覆着保护层、功能层的金属丝网。
[0003]现有技术存在以下不足之处：
[0004]一、由于一般采用聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛纤维素及糊精等其他高分子聚合物、有机、无机粘结剂添加去离子水后做成粘结剂浆料加入具有各种功能的粉料中充分球磨混合后做成单池素坯，素坯初始强度较差在整个工艺过程中容易破损、变形甚至塌落散架而报废，提高了制造成本。
[0005]二、构成流场的截面形成过于单一使SOFC整体功率密度体积比、重量比较低。
[0006]三、单板单池不利于提供多种电性能参数的SOFC装备。
[0007]四、没有在支撑板上构建离子导体型和质子导体型组合式单板多池发电元件。
[0008]⑤
.支撑体部分金属件的存在导致高温状况下的不稳定SOFC易损坏。
[0009]需要提供一种高性能的固体氧化物燃料电池。
技术实现思路
[0010]为了克服现有技术中的缺陷，提供一种高性能的固体氧化物燃料电池。
[0011]本专利技术通过下述方案实现：
[0012]一种高性能的固体氧化物燃料电池，所述固体氧化物燃料电池包括发电堆，发电堆由至少一对电池单体的发电部交替层叠而成，所述电池单体的发电部包括电解质层以及分别设置在其上下表面的阴极和阳极，所述阴极具有阴极功能层，所述阳极具有阳极功能层，所述发电堆内设置有向所述阳极供给燃料的燃料气通道和向所述阴极供给氧化剂的氧化剂通道，燃料气、氧化剂进口接头、出口接头设置在框架连接体两端或靠近两端的两侧，多孔支撑体以P盐作为粘结剂，所述电解质层为复合型质子导体电解质、复合型离子导体电解质、混合复合电解质中的一种；所述阳极功能层由复合阳极功能材料制备而成，所述复合阳极功能材料为纳米稀土元素粉料包裹着具有阳极催化功能的阳极催化剂核壳结构材料，所述阴极功能层由阴极材料制备而成，所述阴极材料为镨、钕、钐、铕、钆、镧、铈、钷、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥与钡、锰、镓、镁、锆混合金属粉末复合功能材料；所述燃料气通道和氧化剂通道的截面形状为多棱多角几何形或多瓣花型或圆型，所述燃料气通道和氧化剂通道的通道表面则制上多种型式的三维结构的花纹。
[0013]将P盐作为粘结剂，并加入造孔剂、增强体、复合粉体，和去离子水进行搅拌，然后再加入消泡剂充分搅拌，并边加入边搅拌，搅拌半小时～2小时再球磨1～24小时，得到复合陶瓷原料；
[0014]将复合陶瓷原料布入模具中加压，随后通电加热抽真空，进行干燥、固化、脱脂、造孔处理，得到具有多尺寸孔径穿孔通道的多孔支撑体；另外也可将复合陶瓷原料布入金属模具后经压制后马上开模，将素坯放在托板上放置2
‑
50小时熟化、阴干、干燥后再置入烘箱进一步干燥并加温、抽真空、固化、脱脂处理，得到高强度的多孔支撑体素坯，所述模具为金属模、石墨模具、陶瓷模、陶瓷金属复合模具中的一种。。
[0015]所述P盐包括磷酸钙、磷酸镧、磷酸铝石、磷酸锌、磷酸铝二氢、磷酸铈；
[0016]所述造孔剂包括淀粉、石墨粉、碳黑、有机聚合物微粉；
[0017]所述增强体包括三氧化二铝、氧化锆粉料及由这些成份制成的陶瓷纤维、晶须；
[0018]所述复合粉体包括过渡金属、稀土元素、氧化钙、氧化钡、氧化镁；
[0019]所述过渡金属包括钛、钒、铬、锰、钨、铼、钽，所述稀土元素包括钇、铈、镧；
[0020]所述消泡剂包括磷酸三丁酯、聚醚、乳液型有机硅。
[0021]在支撑体素坯的上下平面的任一面上设置催化剂浆料，然后布上传统氧化钇稳定氧化锆粉料或浆料，也可布上复合电解质层；
[0022]所述复合型质子导体电解质包括无机质子型质子导体、氢键型质子导体、氢插入型质子导体、掺杂钙钛矿氧化物中的一种或者数种；所述复合型离子导体电解质为在钇稳定氧化锆配料中添加MgO、CaO、BaO和Fe2O3、Gd、Sm、Ce、Ca、Y、Pr、Ru、镓酸镧、Bi、Er、Sc、Mn、In；所述混合复合电解质为几种稀土元素掺杂后与几种碳酸盐复合制成的电解质，所述稀土元素为Y、Gd，所述碳酸盐为Li、Na、K碳酸盐制成单层或多层复合电解质。
[0023]所述催化剂浆料为包括CeO的多种稀土复合纳米材料；
[0024]所述催化剂浆料通过浸渗、电沉积、气相沉积、磁控溅射、丝网印刷、旋涂流延、等量子喷涂、激光喷涂、涂刷、静电喷涂、超声波喷涂设置在支撑体素坯的任一面上。
[0025]所述阳极功能层、阴极功能层的制备方法为：在多孔支撑体已布上电解质层的面上再置上用纳米氧化钇或氧化锆粉料包裹着的NiO的复合阳极功能材料，也可置以静电纺纤维、其他类型颗粒的阳极功能材料，然后在阳极功能材料上置上阳极导体的多孔或网状集电极层以导出阳极上产生的电子；
[0026]当在多孔支撑体上的某面上制备好电解质层的电解质及阳极功能层的复合阳极功能材料后，用等离子喷涂或其他方法在700
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900℃下进行低温烧结，初具强度后再翻身在已制阳极功能层的多孔支撑体背面用浸渗、电沉积、气相沉积、丝网印刷、涂刷、静电喷涂或超声波喷涂制备上阴极功能层的阴极材料，然后再放在托板上进炉进行高温烧结或用等离子、通电闪烧、激光工艺技术进行快速烧结。
[0027]在所述电池单体之间凡与其他单池接触的部分均设置了一层平面的多孔高温绝缘性氧化物陶瓷涂层，所述涂层包括Al2O3、ZrO2、SiO2。
[0028]在有导电性要求的密封面间采用金属弹性圈密封或再加上ZrO2陶瓷金属活性封接法进行组合密封；在有绝缘要求的密封面之间，采用玻璃和玻璃陶瓷密封材料进行密封。
[0029]在有绝缘要求的密封面之间也可以陶瓷、陶瓷基复合材料高温钎焊进行密封，所述陶瓷基复合材料为Al2TiO5，还掺杂有稀土元素La、Y和氧化钡等，还可将碳化硅、氮化硅、
高熔点金属良导体合金元素钛、铌、钽、钨、铜的碳化物进行扩散焊接。
[0030]在同一多孔支撑体上可设置一种电解质的单池，也可设置有多块不同功能电解质的一板多池形SOFC发电单元，在不同功能单池之间相间设置有绝缘功能的氧化物陶瓷。
[0031]本专利技术的有益效果为：
[0032]1.本专利技术一种高性能的固体氧化物燃料电池使用P盐作为粘结剂，解决单池素坯在生产流程中强度太低，容意破损、难脱模、易变形易塌落散架致使成品率较低等问题。
[0033]2.本专利技术一种高性能的固体氧化物燃本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高性能的固体氧化物燃料电池，所述固体氧化物燃料电池包括发电堆，发电堆由至少一对电池单体的发电部交替层叠而成，所述电池单体的发电部包括电解质层以及分别设置在其上下表面的阴极和阳极，所述阴极具有阴极功能层，所述阳极具有阳极功能层，所述发电堆内设置有向所述阳极供给燃料的燃料气通道和向所述阴极供给氧化剂的氧化剂通道，燃料气、氧化剂进口接头、出口接头设置在框架连接体两端或靠近两端的两侧，其特征在于：多孔支撑体以P盐作为粘结剂，所述电解质层为复合型质子导体电解质、复合型离子导体电解质、混合复合电解质中的一种；所述阳极功能层由复合阳极功能材料制备而成，所述复合阳极功能材料为纳米稀土元素粉料包裹着具有阳极催化功能的阳极催化剂核壳结构材料，所述阴极功能层由阴极材料制备而成，所述阴极材料为镨、钕、钐、铕、钆、镧、铈、钷、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥与钡、锰、镓、镁、锆混合金属粉末复合功能材料；所述燃料气通道和氧化剂通道的截面形状为多棱多角几何形或多瓣花型或圆型，所述燃料气通道和氧化剂通道的通道表面则制上多种型式的三维结构的花纹。2.根据权利要求1所述的一种高性能的固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述多孔支撑体的制备方法为：将P盐作为粘结剂，并加入造孔剂、增强体、复合粉体，和去离子水进行搅拌，然后再加入消泡剂充分搅拌，并边加入边搅拌，搅拌半小时～2小时再球磨1～24小时，得到复合陶瓷原料；将复合陶瓷原料布入模具中加压，随后通电加热抽真空，进行干燥、固化、脱脂、造孔处理，得到具有多尺寸孔径穿孔通道的多孔支撑体；另外也可将复合陶瓷原料布入金属模具后经压制后马上开模，将素坯放在托板上放置2
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50小时熟化、阴干、干燥后再置入烘箱进一步干燥并加温、抽真空、固化、脱脂处理，得到高强度的多孔支撑体素坯，所述模具为金属模、石墨模具、陶瓷模、陶瓷金属复合模具中的一种。。3.根据权利要求2所述的一种高性能的固体氧化物燃料电池，其特征在于：所述P盐包括磷酸钙、磷酸镧、磷酸铝石、磷酸锌、磷酸铝二氢、磷酸铈；所述造孔剂包括淀粉、石墨粉、碳黑、有机聚合物微粉；所述增强体包括三氧化二铝、氧化锆粉料及由这些成份制成的陶瓷纤维、晶须；所述复合粉体包括过渡金属、稀土元素、氧化钙、氧化钡、氧化镁；所述过渡金属包括钛、钒、铬、锰、钨、铼、钽，所述稀土元素包括钇、铈、镧；所述消泡剂包括磷酸三丁酯、聚醚、乳液型有机硅。4.根据权利要求1所述的一种高性能的固体氧化物燃料电池，其特征在于：在支撑体素坯的上下平面的任一面上设置催化剂浆料，然后布上传统氧化钇稳定氧化锆粉料或浆料，也可布上复合电解质层；所述复合型质子导体电解质包括无机质子型质子导体、氢键型质子导体、氢插入型质子导体、掺...
【专利技术属性】
技术研发人员：巢建平，
申请(专利权)人：常州科宇塑料机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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