用于固体氧化物燃料电池阴极侧与连接件间的接触层及其制备方法技术

技术编号:8535363 阅读:173 留言:0更新日期:2013-04-04 19:45
本发明专利技术提供的一种用于固体氧化物燃料电池阴极侧与连接件间的接触层,包括:复合于阴极侧的集流层,所述集流层由钙钛矿和贵金属形成;与所述集流层相连接的第一涂层,所述第一涂层由钙钛矿和贵金属形成;与所述第一涂层相连接的第二涂层,所述第二涂层由金属形成;与所述第二涂层相连接的连接件。其中,集流层是由钙钛矿和贵金属形成,降低了成本,提高了集流层的电导率,可以有效的收集电极产生的电子,减小阴极与集流层的接触电阻;第一涂层与集流层的组成相同,热变形一致,能够保持更紧密的接触,有效的减小热效应引起的阴极和连接件的脱离,减少接触电阻;第二涂层与连接件组成相近,可以和连接件保持紧密接触,避免脱离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体氧化物燃料电池
,尤其涉及一种。
技术介绍
燃料电池是将化学能转化为电能的电化学能量转化装置。固体氧化物燃料电池(S0FC),一般称为第四代燃料电池,是八十年代迅速发展起来的新型燃料电池技术。在SOFC中,由于是全固体的电池结构,避免了使用液态电解质所带来的腐蚀和电解液流失等问题,具有更广泛的应用前景。SOFC电池堆主要由单电池、连接件和密封材料组成。单电池阴极印刷有集流层,集 流层是由具有电流收集作用的材料组成。阻抗是影响电池堆性能的一个重要因素,主要包括电池堆各部件的接触电阻,尤其是集流层和连接件的接触电阻。在现有技术中,降低集流层和连接件之间的接触电阻一般采用两种途径一是改善集流材料,二是改善集流层和连接件的接触方式。集流材料一般为贵金属、导电氧化物或者掺杂钙钛矿的材料。使用贵金属作为集流材料,成本过高,不宜用作大规模生产;使用导电氧化物或者掺杂钙钛矿的材料作为集流材料,虽然在一定程度上改善了集流效果,但是降低了集流层的电导率。因此,改善集流层和连接件的接触方式成为降低接触电阻的主要方法。如中国专利申请CN1555105A公开了一种SOFC组装结构,在阴极和连接件之间使用了弹性接触材料,该材料是随机团聚成一定厚度的金属丝、金属毡、金属海绵体或具有弹性结构的弯曲金属薄片。但由于该接触层的变形能力来源于金属材料,属于一种弹性而非柔性接触层,因而接触点较少,变形程度不均匀;金属丝在高温条件下与表面涂层发生化学反应,从而改变各自的化学成分,降低电导率和力学性能;随机团聚的金属丝形成的电流连接材料,气孔分布不规则,电流收集点不均匀,不利于降低电阻。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术要解决的技术问题在于提供一种用于固体氧化物燃料电池阴极侧与连接件间的接触层,本专利技术提供的用于固体氧化物燃料电池阴极侧集流层与连接件的接触层界面性质稳定,能够有效的减少集流层与连接件间的接触电阻、提高接触层的电导率。本专利技术提供了一种用于固体氧化物燃料电池阴极侧与连接件间的接触层,包括复合于阴极侧的集流层,所述集流层由钙钛矿和贵金属形成;复合于所述集流层表面的第一涂层,所述第一涂层由钙钛矿和贵金属形成;复合于所述第一涂层表面的第二涂层,所述第二涂层由含有镍的金属形成; 所述第二涂层复合于连接件上。优选的,所述集流层中,所述钙钛矿选自镧锶锰、镧锶钴和镧锶钴铁中的一种;所述第一涂层中,所述钙钛矿选自镧锶锰、镧锶钴和镧锶钴铁中的一种。优选的,所述集流层中,所述钙钛矿选自镧锶锰和镧锶钴中的一种;所述第一涂层中,所述钙钛矿选自镧锶锰和镧锶钴中的一种。优选的,所述集流层中,所述贵金属选自Ag、Au和Pd中的一种;所述第一涂层中,所述贵金属选自Ag、Au和Pd中的一种。优选的,所述集流层中,所述贵金属占所述钙钛矿和贵金属总和的质量百分比为59Γ95%;所述第一涂层中,所述贵金属占所述钙钛矿和贵金属总和的质量百分比为5% 95%。优选的,所述集流层中,所述贵金属占所述钙钛矿和贵金属总和的质量百分比为609Γ80%;所述第一涂层中,所述贵金属占所述钙钛矿和贵金属总和的质量百分比为 60% 80%。优选的,所述集流层中,所述钙钛矿占所述钙钛矿和贵金属总和的质量百分比为59Γ95%;所述第一涂层中,所述钙钛矿占所述钙钛矿和贵金属总和的质量百分比为5% 95%。优选的,所述集流层中,所述钙钛矿占所述钙钛矿和贵金属总和的质量百分比为609Γ80%;所述第一涂层中,所述钙钛矿占所述钙钛矿和贵金属总和的质量百分比为60% 80%。优选的,所述含有镍的金属选自镍铬合金、镍和镍包覆铝中的一种。本专利技术还提供了一种用于固体氧化物燃料电池阴极侧集流层与连接件间的接触层的制备方法,包括将钙钛矿和贵金属印刷到阴极表面,制备得到集流层;将含有镍的金属喷涂到连接件上,制备得到第二涂层;将钙钛矿和贵金属喷涂到第二涂层上,制备得到第一涂层;将第一涂层和集流层接触,得到接触层。与现有技术相比,本专利技术提供的一种用于固体氧化物燃料电池阴极侧与连接件间的接触层,包括复合于阴极侧的集流层,所述集流层由钙钛矿和贵金属形成;与所述集流层相连接的第一涂层,所述第一涂层由钙钛矿和贵金属形成;与所述第一涂层相连接的第二涂层,所述第二涂层由金属形成;与所述第二涂层相连接的连接件。本专利技术提供的接触层包括集流层、第一涂层和第二涂层;其中,集流层是由钙钛矿和贵金属形成,降低了成本,提高了集流层的电导率,可以有效的收集电极产生的电子,减小阴极与集流层的接触电阻;集流层上复合有由钙钛矿和贵金属形成的第一涂层,第一涂层与集流层的组成相同,热变形一致,能够保持更紧密的接触,有效的减小热效应引起的阴极和连接件的脱离,减少接触电阻;同时,集流层和第一涂层界面间不会发生化学反应,性质稳定。所述接触层还包括与连接件相接触的、由含镍金属形成的第二涂层,第二涂层与连接件组成相近,可以和连接件保持紧密接触,避免脱离。由此,本专利技术提供的用于固体氧化物燃料电池阴极侧与连接件间的接触层界面性质稳定且接触电阻较小。附图说明图1为本专利技术提供的接触层的结构示意图;图2为本专利技术实施例和比较例提供的电阻测试曲线图。具体实施例方式本专利技术提供了一种用于固体氧化物燃料电池阴极侧与连接件间的接触层,包括复合于阴极侧的集流层,所述集流层由钙钛矿和贵金属形成;复合于所述集流层表面的第一涂层,所述第一涂层由钙钛矿和贵金属形成; 复合于所述第一涂层表面的第二涂层,所述第二涂层由含有镍的金属形成;所述第二涂层复合于连接件上。本专利技术提供的一种用于固体氧化物燃料电池阴极侧与连接件间的接触层,包括复合于阴极侧的集流层,所述集流层由钙钛矿和贵金属形成;所述钙钛矿优选为镧锶锰、镧锶钴和镧锶钴铁中的一种,更优选为镧锶锰和镧锶钴中的一种;所述贵金属优选选自Ag、Au和Pd中的一种,更优选为Ag和Pd中的一种;所述集流层中,所述钙钛矿占所述钙钛矿和贵金属总和的质量百分比为59Γ95%,更优选为609Γ80% ;所述贵金属占所述钙钛矿和贵金属总和的质量百分比为5°/Γ95%,更优选为60°/Γ80%。在本专利技术中,为了减少集流层材料贵金属中Ag的高温扩散长大,优选采用掺杂少量玻璃相的方式限制Ag的扩散,更优选为掺杂导电玻璃。本专利技术提供的接触层包括集流层、第一涂层和第二涂层;其中,集流层是由钙钛矿和贵金属形成,降低了成本,提高了集流层的电导率,可以有效的收集电极产生的电子,减小阴极与集流层的接触电阻。本专利技术提供的一种用于固体氧化物燃料电池阴极侧与连接件间的接触层还包括复合于所述集流层表面的第一涂层,所述第一涂层由钙钛矿和贵金属形成;所述钙钛矿优选为镧锶锰、镧锶钴和镧锶钴铁中的一种,更优选为镧锶锰和镧锶钴中的一种;所述贵金属优选选自Ag、Au和Pd中的一种,更优选为Ag和Pd中的一种;所述集流层中,所述I丐钛矿占所述钙钛矿和贵金属总和的质量百分比为59Γ95%,更优选为609Γ80% ;所述贵金属占所述钙钛矿和贵金属总和的质量百分比为5°/Γ95%,更优选为60°/Γ80%。在本专利技术中,为了减少第一涂层材料贵金属中Ag的高温扩散长大,优选采用掺杂少量玻璃相的方式限制Ag的扩散,更优选为掺杂导电玻璃。在本专利技术中,集流层上复合有由钙钛矿和贵金属形成的第一涂层,第一本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于固体氧化物燃料电池阴极侧与连接件间的接触层,包括:复合于阴极侧的集流层,所述集流层由钙钛矿和贵金属形成;复合于所述集流层表面的第一涂层,所述第一涂层由钙钛矿和贵金属形成;复合于所述第一涂层表面的第二涂层,所述第二涂层由含有镍的金属形成;所述第二涂层复合于连接件上。

【技术特征摘要】
1.一种用于固体氧化物燃料电池阴极侧与连接件间的接触层,包括 复合于阴极侧的集流层,所述集流层由钙钛矿和贵金属形成; 复合于所述集流层表面的第一涂层,所述第一涂层由钙钛矿和贵金属形成; 复合于所述第一涂层表面的第二涂层,所述第二涂层由含有镍的金属形成; 所述第二涂层复合于连接件上。2.根据权利要求1所述的接触层,其特征在于,所述集流层中,所述钙钛矿选自镧锶锰、镧锶钴和镧锶钴铁中的一种;所述第一涂层中,所述钙钛矿选自镧锶锰、镧锶钴和镧锶钴铁中的一种。3.根据权利要求2所述的接触层,其特征在于,所述集流层中,所述钙钛矿选自镧锶锰和镧锶钴中的一种;所述第一涂层中,所述钙钛矿选自镧锶锰和镧锶钴中的一种。4.根据权利要求1所述的接触层,其特征在于,所述集流层中,所述贵金属选自Ag、Au和Pd中的一种;所述第一涂层中,所述贵金属选自Ag、Au和Pd中的一种。5.根据权利要求1所述的接触层,其特征在于,所述集流层中,所述贵金属占所述钙钛矿和贵金属总和的质量百分比为59Γ95% ;所述第一涂层中,所述贵金属占所述钙钛矿和贵金属总和的质量百分比为5°/Γ95%。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:王国樑王蔚国官万兵金乐翟慧娟吴巍
申请(专利权)人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所
类型:发明
国别省市:

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