[發(fā)明專利]一種中溫固體氧化物燃料電池膜電極組件及其制備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710011996.6
• 申請(qǐng)日: 2007-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN101339997A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程謨杰;張敏;董永來
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): H01M4/86
• 分類號(hào): H01M4/86;H01M8/02;H01M4/88;H01M4/90;H01M8/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 馬馳;周秀梅

1.一種中溫固體氧化物燃料電池膜電極組件，包括陽極基底(1)，鋯基電解質(zhì)膜(2)和中溫陰極(4)，其特征在于：中溫陰極(4)由鈣鈦礦型陰極材料和鈰基電解質(zhì)材料構(gòu)成，在鋯基電解質(zhì)膜(2)和中溫陰極(4)之間制備一層由鋯基電解質(zhì)材料和鈣鈦礦型陰極材料構(gòu)成的過渡層(3)；

過渡層(3)由20-60％鋯基電解質(zhì)材料和40-80％鈣鈦礦型陰極材料構(gòu)成，中溫陰極(4)的制作材料為40-80％鈣鈦礦型陰極材料和20-60％鈰基電解質(zhì)材料；所述鋯基電解質(zhì)材料為5-20mol％Y₂O₃穩(wěn)定的ZrO₂和/或5-20mol％Sc₂O₃穩(wěn)定的ZrO₂；所述鈰基電解質(zhì)材料為La_xCe_1-xO₂，其中0.1≤x≤0.5；所述鈣鈦礦型陰極材料為La_1-xSr_xMnO₃，0＜x＜1或La_xSr_1-xCo_yFe_1-yO₃，0＜x＜1，0＜y＜1。

2.按照權(quán)利要求1所述膜電極組件，其特征在于：所述過渡層(3)的厚度為50納米-10微米，中溫陰極(4)的厚度為10微米-100微米。

3.按照權(quán)利要求1所述膜電極組件，其特征在于：所述膜電極組件的構(gòu)造可以采用平板型、管型、扁管型或蜂窩型；可以采用電解質(zhì)膜自支撐型、陰極支撐型或陽極支撐型。

4.一種權(quán)利要求1所述膜電極組件的制備方法，其特征在于：在附著于陽極基底(1)上的鋯基電解質(zhì)膜(2)表面采用流延法、絲網(wǎng)印刷法、噴涂法或涂敷法制備一層由鋯基電解質(zhì)材料和鈣鈦礦型陰極材料構(gòu)成的過渡層(3)，然后燒結(jié)在電解質(zhì)膜的表面，燒結(jié)溫度為1000℃-1300℃，其厚度控制在50納米-10微米之間；然后于過渡層(3)上制備中溫陰極(4)構(gòu)成膜電極組件MEA；

中溫陰極(4)的制作材料為40-80％鈣鈦礦型陰極材料和20-60％鈰基電解質(zhì)材料；所述鈰基電解質(zhì)材料為La_xCe_1-xO₂，其中0.1≤x≤0.5；所述鈣鈦礦型陰極材料為La_1-xSr_xMnO₃，0＜x＜1或La_xSr_1-xCo_yFe_1-yO₃，0＜x＜1，0＜y＜1。

5.按照權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于：中溫陰極(4)采用流延法、絲網(wǎng)印刷法、噴涂法或涂敷法制備在過渡層(3)上，其厚度為10微米至100微米，燒結(jié)溫度為1000-1300℃。

6.按照權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于：陽極基底(1)制作材料為金屬復(fù)合陶瓷，其中金屬催化劑包括Ni，Co，Cu，Rh，F(xiàn)e，Pt，Pd，Mo和/或Ti，氧化物包括5-20mol％Y₂O₃穩(wěn)定的ZrO₂、5-20mol％Sc₂O₃穩(wěn)定的ZrO₂、La_xCe_1-xO₂、Sm_xCe_1-xO₂、Gd_xCe_1-xO₂和/或Y_xCe_1-xO₂，其中0.1≤x≤0.5，金屬催化劑的質(zhì)量百分比含量為10％-60％之間。

7.按照權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于：電解質(zhì)膜(2)制作材料為5-20mol％Y₂O₃穩(wěn)定的ZrO₂和或5-20mol％Sc₂O₃穩(wěn)定的ZrO₂，電解質(zhì)膜(2)的制備方法可以采用高溫?zé)Y(jié)、氣相沉積、溶膠-凝膠或等離子體噴涂法制備到陽極基底(1)上，其厚度為10微米至60微米，燒結(jié)溫度為1300℃-1450℃。