[發明專利]一種陰極支撐型直接碳燃料電池

有效

• 申請號: 201110201554.4
• 申請日: 2011-07-19
• 公開（公告）號: CN102290589A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 王紹榮;周娟;葉曉峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01M8/14
• 分類號: H01M8/14;H01M8/02
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 何葆芳

1.一種陰極支撐型直接碳燃料電池，包括陽極層、電解質層、陰極活性層、陰極支撐層，其特征在于：還包括燃料倉、陽極側集電層、陰極側集電層、碳燃料輸入管、載氣輸出管、載氣進氣管、氧氣或空氣進氣管、碳燃料層、多孔陶瓷層，所述的陽極側集電層、陽極層、電解質層、陰極活性層、陰極支撐層及陰極側集電層依次由外至內集成電池置在燃料倉中，且所述的電池、碳燃料及多孔陶瓷層依次自上至下疊置在燃料倉中；所述的碳燃料輸入管的一端設在電池外，其另一端設在碳燃料層的頂端并與碳燃料層相連通；所述的載氣進氣管的一端設在電池外，其另一端與電池底部的多孔陶瓷層相連通；所述的載氣輸出管的一端設在電池外，其另一端設在碳燃料層的中部并與碳燃料層相連通；所述的氧氣或空氣進氣管的一端設在電池外，其另一端設在陰極側集電層內。

2.根據權利要求1所述的陰極支撐型直接碳燃料電池，其特征在于：所述的陽極層為氧化鎳(NiO)、氧化鈰(CeO₂)、氧化銅(CuO)、氧化釔摻雜的鈦酸鍶(YST)、氧化鈧摻雜的鈦酸鍶(SST)、氧化鍶摻雜的鉻錳酸鑭(LSCM)中的一種或二種以上與氧化釔穩定的氧化鋯(YSZ)、氧化鈧穩定的氧化鋯(SSZ)、氧化釓摻雜的氧化鈰(GDC)、氧化釤摻雜的氧化鈰(SDC)、氧化釔摻雜的氧化鈰(YDC)、氧化鍶和氧化鎂分別摻雜鑭位和鎵位的鎵酸鑭(LSGM)、鋇摻雜的硅酸鑭(LBSO)、鋁摻雜的硅酸鑭(LSAO)中的一種或二種以上形成的復合材料。

3.根據權利要求1所述的陰極支撐型直接碳燃料電池，其特征在于：所述的電解質層為氧化釔穩定的氧化鋯(YSZ)、氧化鈧穩定的氧化鋯(SSZ)、氧化釓摻雜的氧化鈰(GDC)、氧化釤摻雜的氧化鈰(SDC)、氧化釔摻雜的氧化鈰(YDC)、氧化鍶和氧化鎂分別摻雜鑭位和鎵位的鎵酸鑭(LSGM)、鋇摻雜的硅酸鑭(LBSO)、鋁摻雜的硅酸鑭(LSAO)中的一種或二種以上的混合物。

4.根據權利要求1所述的陰極支撐型直接碳燃料電池，其特征在于：所述的陰極活性層為氧化鍶摻雜的錳酸鑭(LSM)、氧化鍶摻雜的鈷酸鑭(LSC)、氧化鍶和氧化鐵分別摻雜鑭位和鈷位的鈷酸鑭(LSCF)中的一種或二種以上與氧化釔穩定的氧化鋯(YSZ)、氧化鈧穩定的氧化鋯(SSZ)、氧化釓摻雜的氧化鈰(GDC)、氧化釤摻雜的氧化鈰(SDC)、氧化釔摻雜的氧化鈰(YDC)、氧化鍶和氧化鎂分別摻雜鑭位和鎵位的鎵酸鑭(LSGM)、鋇摻雜的硅酸鑭(LBSO)、鋁摻雜的硅酸鑭(LSAO)中的一種或二種以上形成的復合材料。

5.根據權利要求1所述的陰極支撐型直接碳燃料電池，其特征在于：所述的陰極支撐層為氧化鍶摻雜的錳酸鑭(LSM)、氧化鍶摻雜的鈷酸鑭(LSC)、氧化鍶和氧化鐵分別摻雜鑭位和鈷位的鈷酸鑭(LSCF)中的一種或二種以上的混合物。

6.根據權利要求1所述的陰極支撐型直接碳燃料電池，其特征在于：所述的燃料倉為不銹鋼管。

7.根據權利要求1所述的陰極支撐型直接碳燃料電池，其特征在于：所述的陽極側集電層為鎳氈。

8.根據權利要求1所述的陰極支撐型直接碳燃料電池，其特征在于：所述的陰極側集電層為金屬鉑網。

9.根據權利要求1所述的陰極支撐型直接碳燃料電池，其特征在于：所述的碳燃料為石墨、煤來源的精煤或焦炭、石油化工來源的碳黑或石油焦炭、生物質來源的碳或木炭中的一種或二種以上與催化劑組成的混合物。

10.根據權利要求9所述的陰極支撐型直接碳燃料電池，其特征在于：所述的催化劑為氫氧化鈣(Ca(OH)₂)或氧化鈰(CeO₂)。

11.根據權利要求1所述的陰極支撐型直接碳燃料電池，其特征在于：所述的載氣為氮氣。

12.根據權利要求1至11中任一項所述的陰極支撐型直接碳燃料電池，其特征在于：所述的電池為管式結構。

13.根據權利要求12所述的陰極支撐型直接碳燃料電池，其特征在于：所述的管式結構電池是通過浸漬法、澆鑄法、擠出法或噴涂法制備得到。