【技术实现步骤摘要】
本公开涉及能源、材料加工和电力领域，尤其涉及一种固体氧化物燃料电池阳极涂层及其制备方法。
技术介绍
1、固体氧化物燃料电池(sofc)是一种将燃料的化学能直接转化为电能的新型能量转换装置，具有发电效率高、环境友好的特点。sofc由阳极、电解质、阴极和连接材料组成。其中，阳极的主要作用是为燃料的电化学氧化反应提供场所，因而必须在还原气氛中稳定。目前，常用的阳极材料为掺有镍的氧化钇稳定氧化锆(ysz)复合材料。ysz既是ni的载体，又是ni的烧结抑制剂，可以较好地调节阳极与电解质之间的热膨胀系数；而金属ni可以传导电子，催化氢分子氧化。同时，ni-ysz阳极还需要拥有足够的孔隙率，从而增大ni、ysz和燃气的三相界面接触，为燃料气体和电极反应产物提供输送通道。
2、ni-ysz复合材料的性能与其制备工艺密切相关。现有技术中，能够用于ni-ysz阳极材料的制备工艺主要包括高温烧结、流延法、丝网印刷、溶胶凝胶法、溅射、喷涂和气相沉积等方法。公开号为cn 116799230a的中国专利技术专利申请公开了一种ni-ysz复合材料的制备方法，将无水镍源溶液与ysz分散液混合，在沉淀剂作用下，反应得到粉体，将上述粉体高温烧结得到ni-ysz复合材料，得到的复合材料粒度小，粒径分布均匀。公开号为cn116417647a的中国专利技术专利申请公开了一种固体氧化物燃料电池指状孔镍基阳极制备方法，将氧化镍粉末、ysz粉末通过湿磨法混合，烘干后进行预烧结，再经研磨与过筛，制得复合粉末；之后，将聚乙烯吡络烷酮、聚醚砜、n-甲基吡络烷酮混合均匀，
3、上述方法制备sofc阳极材料的流程复杂，制作周期长，导致综合成本高，而且这些方法只能制备简单的构型，严重制约了sofc技术的发展。
技术实现思路
1、本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
2、为此，本公开第一方面提供的一种能够快速制备固体氧化物燃料电池阳极涂层的方法。该方法采用液相等离子电解技术，不仅可以在数秒或数十秒内制备出固体氧化物燃料电池阳极涂层，而且具有组装的电池输出性能优异、制备简单、节约成本的特点。
3、为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
4、本公开第一方面提供的一种固体氧化物燃料电池阳极涂层的制备方法，包括：
5、选用含有锆离子和钇离子的盐溶液作为电解液，将金属或金属氧化物微纳米粉末作为添加剂加入所述电解液中；
6、选用多孔不锈钢作为反应阴极，惰性电极为反应阳极，控制所述反应阴极与所述反应阳极的面积比小于1：1；
7、向所述反应阴极与所述反应阳极之间施加电压，使所述多孔不锈钢与所述电解液的界面发生等离子体放电，以在所述多孔不锈钢表面形成含有金属或金属氧化物与陶瓷复合的多孔涂层。
8、在一些实施例中，所述盐溶液中锆离子和钇离子的摩尔比为80：20至95：5之间。
9、在一些实施例中，所述盐溶液的阴离子选用硝酸根离子、硫酸根离子和氯离子中的任意一种或多种，所述盐溶液的浓度为25g/l～500g/l。
10、在一些实施例中，所述金属或金属氧化物微纳米粉末为ni粉、co粉、mn粉、cu粉、fe粉和nio粉中的任意一种或多种，其粒径分布为1nm～10μm，在所述电解液中的加入量为1g/l～100g/l。
11、在一些实施例中，施加电压前，所述电解液中还添加有粘度剂以改变所述电解液的粘度，所述粘度剂选用水溶性高分子或胶体颗粒，加入量为2g/l～50g/l。
12、在一些实施例中，所述多孔不锈钢为规则结构或异形结构。
13、在一些实施例中，所述惰性电极选用石墨或铂片。
14、在一些实施例中，通过脉冲电源施加电压，所述脉冲电源控制电压为50v～300v、频率为100hz～1000hz、占空比为10％～90％；或者通过直流电源施加电压，所述直流电源控制电压为50v～300v。
15、在一些实施例中，通过控制放弧时间调控所述多孔不锈钢表面涂层的结构和厚度，控制所述放弧时间为5s～10min。
16、本公开第二方面提供的一种固体氧化物燃料电池阳极涂层，所述固体氧化物燃料电池阳极涂层根据本公开第一方面任一实施例所述的制备方法制得。
17、本公开具有以下特点及有益效果：
18、(1)充分利用液相等离子体在反应阴极表面电击穿产生的能量，在多孔金属表面制备了镶嵌有金属或金属氧化物微纳米颗粒的多孔陶瓷涂层，该复合涂层是一种优异的sofc阳极材料。
19、(2)该方法制备简单，一次性投入成本低，且将多孔陶瓷的制备、多孔陶瓷与金属或金属氧化物微纳米颗粒的结合、复合陶瓷涂层与基体的结合等多步骤集成一步，缩短了制备流程，高效地制备sofc阳极材料。
20、(3)该方法制备的镶嵌有金属或金属氧化物微纳米颗粒的多孔陶瓷涂层，其中陶瓷的主要来源是电解质中的锆离子和钇离子在等离子体放电过程中的热解，而涂层中的金属或金属氧化物颗粒则主要来源于分散在电解液中的金属或金属氧化物微纳米粉末。与传统的喷涂工艺相比，该方法中使用的电解液具有优异的流动性，因此无论是在规则或不规则形状的器件反应表面均能制备sofc阳极材料。
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1.一种固体氧化物燃料电池阳极涂层的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述盐溶液中锆离子和钇离子的摩尔比为80：20至95：5之间。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述盐溶液的阴离子选用硝酸根离子、硫酸根离子和氯离子中的任意一种或多种，所述盐溶液的浓度为25g/L～500g/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属或金属氧化物微纳米粉末为Ni粉、Co粉、Mn粉、Cu粉、Fe粉和NiO粉中的任意一种或多种，其粒径分布为1nm～10μm，在所述电解液中的加入量为1g/L～100g/L。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，施加电压前，所述电解液中还添加有粘度剂以改变所述电解液的粘度，所述粘度剂选用水溶性高分子或胶体颗粒，加入量为2g/L～50g/L。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔不锈钢为规则结构或异形结构。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述惰性电极选用石墨或铂片。
8.根
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过控制放弧时间调控所述多孔不锈钢表面涂层的结构和厚度，控制所述放弧时间为5s～10min。
10.一种固体氧化物燃料电池阳极涂层，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池阳极涂层根据权利要求1～9中任一项所述的制备方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池阳极涂层的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述盐溶液中锆离子和钇离子的摩尔比为80：20至95：5之间。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述盐溶液的阴离子选用硝酸根离子、硫酸根离子和氯离子中的任意一种或多种，所述盐溶液的浓度为25g/l～500g/l。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属或金属氧化物微纳米粉末为ni粉、co粉、mn粉、cu粉、fe粉和nio粉中的任意一种或多种，其粒径分布为1nm～10μm，在所述电解液中的加入量为1g/l～100g/l。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，施加电压前，所述电解液中还添加有粘度剂以改变所述电解液的粘度，所述粘度剂选用水溶性高分子或胶体颗...
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