基于飞秒激光表面沟槽结构改善电解质与阴极界面结合的方法技术

基于飞秒激光表面沟槽结构改善电解质与阴极界面结合的方法，本发明专利技术要解决目前SOFC中电解质与阴极界面结合较差的问题。改善电解质与阴极界面结合的方法：一、采用飞秒激光对待连接的BZCYYb陶瓷表面进行刻蚀，在BZCYYb陶瓷表面形成沟槽结构；二、将阴极粉体初粉转移至马弗炉中，焙烧成相后加入粘结剂，得到电池阴极浆料；三、采用丝网印刷的工艺将电池阴极浆料涂覆在刻槽后的BZCYYb电解质上；四、烧结连接。本发明专利技术采用飞秒激光刻槽，既实现了非活性表面的去除，又增大了接触面积，且包含机械互锁效应。同时由于加工得到表面三维多孔结构，暴露出的微米颗粒促进烧结过程，有利于界面结合强度的提升、极化电阻降低了54％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过飞秒激光表面结改善电解质与阴极界面结合的方法。

技术介绍

1、随着能源短缺及大量化石能源的燃烧导致的空气污染和温室气体等环境恶化，绿色氢能的高效低成本获取与利用技术具有深远的意义。由于通过燃料电池可以将氢气中的化学能直接转化为电能，使其成为了最有前途的能源转换技术之一，其中固体氧化物燃料电池(sofc)因具有功率密度高、重量轻、成本低以及灵活性高等突出优点，受到了广泛关注。

2、sofc按照导电类型可以分为氧离子导电和质子导电，以ysz为代表的旧一代固体氧化物燃料电池由于传导氧离子，通常只能在700～1000℃的高温环境下有效运行。而质子导电的pcfc具有传导活化能低的特点，因此可以在更低的温度工作，具有更宽的环境适应性。

3、在pcfc单电池制备过程中，电解质需要与阴极烧结连接，该技术一直是单电池制备的短板。目前常用的工艺是将阴极丝网印刷在电解质上，然后通过高温烧结来实现二者的连接。由于上一步过程电解质与阳极共烧所需温度较高，表面为光亮且非活性的退火态，从而使该处的烧结连接具有结合力弱结合位点少等缺点，导致界本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于飞秒激光表面沟槽结构改善电解质与阴极界面结合的方法，其特征在于该改善电解质与阴极界面结合的方法按照以下步骤实现：

2.根据权利要求1所述的基于飞秒激光表面沟槽结构改善电解质与阴极界面结合的方法，其特征在于步骤一中采用重复频率为1kHz的飞秒激光在3mw～8mw的功率下以1～4mm/s的扫描速度对待连接的BZCYYb陶瓷表面进行刻蚀。

3.根据权利要求2所述的基于飞秒激光表面沟槽结构改善电解质与阴极界面结合的方法，其特征在于步骤一中采用重复频率为1kHz的飞秒激光在8mw的功率下以4mm/s的扫描速度对待连接的BZCYYb陶瓷表面进行刻蚀。

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【技术特征摘要】

1.基于飞秒激光表面沟槽结构改善电解质与阴极界面结合的方法，其特征在于该改善电解质与阴极界面结合的方法按照以下步骤实现：

2.根据权利要求1所述的基于飞秒激光表面沟槽结构改善电解质与阴极界面结合的方法，其特征在于步骤一中采用重复频率为1khz的飞秒激光在3mw～8mw的功率下以1～4mm/s的扫描速度对待连接的bzcyyb陶瓷表面进行刻蚀。

3.根据权利要求2所述的基于飞秒激光表面沟槽结构改善电解质与阴极界面结合的方法，其特征在于步骤一中采用重复频率为1khz的飞秒激光在8mw的功率下以4mm/s的扫描速度对待连接的bzcyyb陶瓷表面进行刻蚀。

4.根据权利要求1所述的基于飞秒激光表面沟槽结构改善电解质与阴极界面结合的方法，其特征在于步骤一中沟槽结构为i字形或者井字形。

5.根据权利要求1所述的基于飞秒激光表面沟槽结构改善电解质与阴极界面结合的方法，其特征在于步骤一中刻蚀的沟槽宽度为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：司晓庆，薛跃文，王晓阳，张柏琦，李淳，亓钧雷，曹健，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：