System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 固体氧化物燃料电池及其制备方法技术_技高网

固体氧化物燃料电池及其制备方法技术

技术编号:39957168 阅读:8 留言:0更新日期:2024-01-08 23:45
本发明专利技术公开了一种固体氧化物燃料电池及其制备方法,涉及固体氧化物燃料电池技术领域,所述方法包括以下步骤:将含有镧锶锰氧化物的浆料在固体氧化物燃料电池的阴极上成型,得到含有接触层坯体的电池单元;在所述固体氧化物燃料电池的运行温度下,将所述电池单元进行测试,所述接触层坯体在测试过程中经烧结形成镧锶锰氧化物接触层。本发明专利技术所述固体氧化物燃料电池中,采用镧锶锰氧化物阴极接触层能够有效解决阴极功能层电子电流收集效果差的问题,相对于贵金属接触层具有成本低、稳定性高的优点,有利于固体氧化物燃料电池的工业化应用。

【技术实现步骤摘要】

:本专利技术涉及固体氧化物燃料电池,具体涉及一种固体氧化物燃料电池及其制备方法


技术介绍

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技术介绍

1、固体氧化物燃料电池(sofc)是一种将燃料中的化学能通过电极反应直接转换为电能的固态能量转换装置,具有能量转化效率高、燃料来源范围广、对环境友好等优点。目前,固体氧化物燃料电池主要分为管式sofc和平板式sofc。

2、在平板式sofc电堆中,需要将多个平板式sofc电池单元叠压串联在一起,以增加输出电压和输出功率。每个平板式sofc电池单元均由阳极、阴极、电解质组成,相邻的两个sofc电池单元通过连接体连接,具体地,连接体与一个电池单元的阳极连接,并与另一个电池单元的阴极连接。在电堆运行过程中,需要将多个电池单元产生的电流汇聚输出至外电路,为了提高电堆的输出功率,必须降低电堆的接触电阻。由于阴极和连接体之间的接触阻抗很大,会使电池输出功率降低,性能下降,所以往往在阴极表面制备一层导电性良好的接触层,提高电流收集效率。

3、现有技术中,研究人员使用的比较多的集流材料还是贵金属。如杨振国等在一篇文献中采用pt浆作接触层材料,减小了阴极和连接体之间的接触面比电阻。郭有明等采用ag作接触层材料,增加了电池的输出功率。但是贵金属材料成本高,不利于sofc的商业化。此外,贵金属中价格相对较低的ag在高温下易挥发且存在热蚀性,以及在空气和燃料的两种气氛下结构不稳定,导致sofc电堆在长时间运行后性能不稳定,不利于sofc电堆的长时间运行。

4、“performance of a novel la(sr)mno3-pd composite current collector forsolid oxide fuel cell cathode”公开了采用贵金属pd与(la0.8sr0.2)0.9mno3(lsm90)复合作为接触层材料,但是该方案中仍然使用了贵金属,不可避免地提高了电池成本,不利于sofc的产业化。

5、cn104795579 a公开了采用钙钛矿型陶瓷lcn作为阴极接触层材料,具体方法包括:通过旋涂、喷涂或浸渍方法将含有lcn前驱体的稳定透明的溶胶体系涂覆至单电池阴极的表面,凝胶膜经过烧结,最终得到所需性能的多孔lcn阴极接触层。多孔lcn阴极接触层经过了高温烧结,导致接触层的颗粒之间会发生不同程度的桥连,使孔隙率下降,从而使电池性能下降。此外,lcn阴极接触层中含有co元素,由于co的热膨胀系数很高,而且它的长期稳定性以及与不锈钢连接体的兼容性都不好,因此采用lcn作为阴极接触层仍存在局限性。

6、因此,开发一种成本低、与sofc电池适配性好且性能稳定的阴极接触层是目前亟需解决的问题。


技术实现思路

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技术实现思路

1、本专利技术的目的是为了克服现有技术中固体氧化物燃料电堆中阴极接触层的价格昂贵、长期运行稳定性差的问题,提供一种固体氧化物燃料电池及其制备方法。

2、为了实现上述目的,本专利技术的目的之一在于提供一种制备固体氧化物燃料电池的方法,包括以下步骤:

3、将含有镧锶锰氧化物的浆料在固体氧化物燃料电池的阴极上成型,得到含有接触层坯体的电池单元;

4、在所述固体氧化物燃料电池的运行温度下,将所述电池单元进行测试,所述接触层坯体在测试过程中经烧结形成镧锶锰氧化物接触层;

5、所述镧锶锰氧化物粉体的粒径为2~6μm。

6、本专利技术的目的之二在于提供一种根据上述方法制备得到的固体氧化物燃料电池。

7、与现有技术相比,本专利技术具有以下技术效果:

8、本专利技术所述固体氧化物燃料电池中,采用镧锶锰氧化物作为阴极接触层能够有效解决阴极功能层电子电流收集效果差的问题,相对于贵金属接触层具有成本低、稳定性高的优点,有利于固体氧化物燃料电池的工业化应用;

9、本专利技术采用镧锶锰氧化物作为阴极的接触层,接触层坯体在电堆进行电测试之前不进行任何加热(如预热或烧结),直接随电池升温至测试温度,就可以实现很好的集流效果,而且不经预热或烧结的接触层坯体比较软,可塑性好,从而在电池和电堆加压的过程中能够产生形变从而弥补电池在厚度方上的不均性,使电池、接触层以及连接体之间形成良好的接触,从而降低了电池的内阻,提高电池的性能;此外还减少了长时间的高温烧结和预热,节约了能源。

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【技术保护点】

1.一种制备固体氧化物燃料电池的方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述浆料由镧锶锰氧化物粉体、可选地造孔剂、粘接剂和溶剂混合均匀得到;

3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述造孔剂的粒径为2~10μm;

4.如权利要求1-3任意一项所述的方法,其特征在于,所述浆料的成型工艺选自手刷、冷喷涂、丝网印刷、流延法和3D打印中的至少一种。

5.如权利要求1-4任意一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:在电池运行或测试前,对所述电池单元进行压制。

6.如权利要求1-5任意一项所述的方法,其特征在于,所述固体氧化物燃料单电池的运行温度为700~800℃。

7.如权利要求1-6任意一项所述的方法,其特征在于,所述固体氧化物燃料电池为对称结构的固体氧化物燃料单电池或者不对称的固体氧化物燃料电池。

8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述不对称的固体氧化物燃料电池包括电解质,以及设置在电解质一侧的阳极和设置在所述电解质另一侧的阴极;

9.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述固体氧化物燃料电池还包括设置在所述电解质和所述阴极之间的阻隔层;

10.根据权利要求1-9任意一项所述的方法制备得到的固体氧化物燃料电池。

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【技术特征摘要】

1.一种制备固体氧化物燃料电池的方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述浆料由镧锶锰氧化物粉体、可选地造孔剂、粘接剂和溶剂混合均匀得到;

3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述造孔剂的粒径为2~10μm;

4.如权利要求1-3任意一项所述的方法,其特征在于,所述浆料的成型工艺选自手刷、冷喷涂、丝网印刷、流延法和3d打印中的至少一种。

5.如权利要求1-4任意一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:在电池运行或测试前,对所述电池单元进行压制。

6.如权利要求1-5任意一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:程晗蒋学鑫
申请(专利权)人:安徽壹石通材料科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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