[發明專利]一種U型中空纖維固體氧化物燃料電池的制備方法

有效

• 申請號: 201110227092.3
• 申請日: 2011-08-09
• 公開（公告）號: CN102306817A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 王海輝;周笛雄;彭舒軍;魏嫣瑩
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種U型中空纖維固體氧化物燃料電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）將聚乙烯吡咯烷酮溶解在N-甲基吡咯烷酮中，加入聚醚砜，攪拌至溶解，加入陽極材料粉體，攪拌10~20h，得到混合均勻的紡織液；向紡織設備的水槽中注入去離子水，將紡織液注入紡織設備的反應罐中，抽真空0.5~2h后，在壓強為80~120kPa的N₂驅動下，紡織液通過噴絲頭成型并進入水槽中，在去離子水中放置24~72h得到管狀的中空纖維固體氧化物燃料電池陽極生胚；

所述聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和聚醚砜的質量比為1:（20~50）:（6~20），所述陽極材料粉體與聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和聚醚砜三者的質量之和的比值為1:（0.5~2）；

（2）將步驟（1）得到的管狀的中空纖維陽極生胚按10~20cm剪切，干燥12~36h，在馬弗爐中以0.3~1℃/min的升溫速率將爐溫升至900~1000℃后煅燒2h，自然冷卻后，在管式爐中用吊式燒結法于1200~1300℃煅燒1~4h，得到U型中空纖維固體氧化物陽極支撐體；

（3）將電解質粉體加入到有機溶劑中，球磨15~30h得到電解質漿料，將步驟（2）得到的U型中空纖維固體氧化物陽極支撐體浸涂到電解質漿料中，重復浸涂5~10次，每次浸涂時間為5~20s，每次浸涂后在空氣中自然干燥，浸涂結束，晾干后在600~700℃煅燒1~3h，再以1~3℃/min的升溫速率將溫度升至1400~1500℃，燒結3~5?h，冷卻，得到致密的U型中空纖維固體氧化物燃料電池電解質層；

（4）將復合陰極粉體加入有機溶劑中，球磨15~30h得到陰極刷涂液，將陰極刷涂液均勻刷涂在步驟（3）得到的U型中空纖維固體氧化物燃料電池電解質層上，重復刷涂3~6次，每次刷涂后在空氣中自然干燥20~40s，刷涂結束，于空氣中自然干燥，得到復合陰極層；

（5）將陰極集流粉體加入有機溶劑中，球磨15~30h得到陰極集流液，再將陰極集流液均勻刷涂在步驟（4）得到的復合陰極層上，重復刷涂3~6次，每次刷涂后在空氣中自然干燥20~40s，刷涂結束，于800~1100℃煅燒1~3h，冷卻，得到U型中空纖維固體氧化物燃料電池。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述陽極材料粉體為氧化鎳和電解質粉體的混合物，所述電解質粉體在混合物中的質量百分含量為40~60%；所述電解質粉體為釔穩定的氧化鋯、釓摻雜的氧化鈰或鑭鎵基鈣鈦礦型氧化物。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述干燥為懸掛干燥，即在重力條件下，在干燥空氣中自然干燥。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述電解質粉體為釔穩定的氧化鋯、釓摻雜的氧化鈰或鑭鎵基鈣鈦礦型氧化物，所述電解質粉體與有機溶劑的質量比為（5~20）:100。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，所述復合陰極粉體與有機溶劑的質量比為（30~50）:100，所述復合陰極粉體為鈣鈦礦型氧化物和電解質粉體的混合物，所述電解質粉體在混合物中的質量百分含量為40~60%；

所述鈣鈦礦型氧化物為La_0.8Sr_0.2MnO_3-δ、Ba_0.5Sr_0.5Co_0.8Fe_0.2O_3-δ或La_0.8Sr_0.2Co_0.8Fe_0.2O_3-δ；所述電解質粉體為釔穩定的氧化鋯、釓摻雜的氧化鈰或鑭鎵基鈣鈦礦型氧化物。

6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（5）中，所述陰極集流粉體為鈣鈦礦型氧化物；所述陰極集流粉體與有機溶劑的質量比為（30~50）:100。

7.根據權利要求4~6之一所述的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，所述有機溶劑為乙醇、乙二醇、乙基纖維素、松油醇或丙酮中的兩種以上。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟（5）中，所述有機溶劑為乙醇、乙二醇、乙基纖維素、松油醇或丙酮中的兩種以上。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟（6）中，所述有機溶劑為乙醇、乙二醇、乙基纖維素、松油醇或丙酮中的兩種以上。