[發明專利]抗積碳、高性能的固體氧化物燃料電池功能梯度陽極復合膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201110422373.4
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN103165903A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 黃波;劉珩;朱新堅;王紀忠
• 申請（專利權）人: 江蘇超潔綠色能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

1.一種固體氧化物燃料電池功能梯度陽極復合膜，包括Cu-LSCM-CeO₂陽極催化層、Ni-YSZ陽極支撐層、Ni-ScSZ陽極活性層和ScSZ電解質層；所述LSCM為La_0.75Sr_0.25Cr_0.5Mn_0.5O₃。

2.根據權利要求1所述的固體氧化物燃料電池功能梯度陽極復合膜，其特征在于：所述Cu-LSCM-CeO₂混合物中Cu質量百分含量為5～20％，LSCM的質量百分含量為50～75％，CeO₂的質量百分含量為20～30％。

3.根據權利要求1或2所述的固體氧化物燃料電池功能梯度陽極復合膜，其特征在于：所述Ni-YSZ混合物中NiO∶YSZ的質量比50∶50；所述Ni-ScSZ混合物中NiO∶ScSZ的質量比65∶35∶。

4.根據權利要求1或2所述的固體氧化物燃料電池功能梯度陽極復合膜，其特征在于：所述Cu-LSCM-CeO₂催化層的厚度為6～10微米，

5.根據權利要求1或2所述的固體氧化物燃料電池功能梯度陽極復合膜，其特征在于：所述Ni-YSZ陽極支撐層、Ni-ScSZ陽極活性層和ScSZ電解質層的層厚分別為1毫米、15微米和15微米。

6.一種權利要求1或2所述的固體氧化物燃料電池功能梯度陽極復合膜的制備方法，包括采用NiO、YSZ和ScSZ為基材原材料，通過非水基復合流延共燒結法制備NiO-YSZ/NiO-ScSZ/ScSZ陽極復合膜，然后在燒結的NiO-YSZ表面上絲網印刷一層CuO-LSCM-CeO₂催化層，在1000～1100℃煅燒2h，最終在陽極氫氣氣氛中于850℃還原得到Cu-LSCM-CeO₂/Ni-YSZ/Ni-ScSZ/ScSZ功能梯度陽極復合膜。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述非水基復合流延共燒結法包括以下具體步驟：

a.將ScSZ粉體加入到丁酮和乙醇的混合溶劑中，然后加入分散劑三乙醇胺并球磨2小時以控制粉體團聚的程度，獲得高質量的穩定懸浮液，使粉體均勻分散在漿料中，向第一次球磨后的混合漿料中加入粘結劑聚乙烯醇縮丁醛、增塑劑聚乙二醇并再次球磨2小時以使粉體漿料在流延成型時具有最好的流變特性，通過將球磨好的漿料在低于200mPa真空中放置以消除漿料中的氣泡，此為流延漿料一，所述流延漿料一中各組分質量份數為：所述ScSZ粉體10份，所述粘結劑聚乙烯醇縮丁醛0.4份，所述增塑劑聚乙二醇1.5份，所述分散劑三乙醇胺0.5份，所述丁酮8份，所述乙醇4份；

b.將NiO和ScSZ混合粉體加入到丁酮和乙醇的混合溶劑中，然后加入分散劑三乙醇胺并球磨2小時以控制粉體團聚的程度，獲得高質量的穩定懸浮液，使粉體均勻分散在漿料中，向第一次球磨后的混合漿料中加入粘結劑聚乙烯醇縮丁醛、增塑劑聚乙二醇并再次球磨2小時以使粉體漿料在流延成型時具有最好的流變特性，通過將球磨好的漿料在低于200mPa真空中靜置以消除漿料中的氣泡，此為流延漿料二，所述流延漿料二中各組分質量份數為：所述NiO粉體65份，所述ScSZ粉體35份，所述粘結劑聚乙烯醇縮丁醛10份，所述增塑劑聚乙二醇13.5份，所述分散劑三乙醇胺3份，所述丁酮48份，所述乙醇24份；

c.將NiO和YSZ混合粉體加入到丁酮和乙醇的混合溶劑中，然后加入分散劑三乙醇胺并球磨2小時以控制粉體團聚的程度，獲得高質量的穩定懸浮液，使粉體均勻分散在漿料中，向第一次球磨后的混合漿料中加入粘結劑聚乙烯醇縮丁醛、增塑劑聚乙二醇并再次球磨2小時以使粉體漿料在流延成型時具有最好的流變特性，通過將球磨好的漿料在低于200mPa真空中靜置以消除漿料中的氣泡，此為流延漿料三，所述流延漿料三中各組分質量份數為：所述NiO粉體50份，所述YSZ粉體50份，所述粘結劑聚乙烯醇縮丁醛10份，所述增塑劑聚乙二醇13.5份，所述分散劑三乙醇胺3份，所述丁酮48份，所述乙醇24份；

d.將所得均一、穩定的所述流延漿料一、所述流延漿料二和所述流延漿料三倒入流延機的料倉中依次流延成型，通過干燥、切片制得NiO-YSZ/NiO-ScSZ/ScSZ陽極復合膜素坯，所述素坯于600℃熱處理3h以燒除素坯中有機物，最后于1350～1450℃燒結3h，得到NiO-YSZ/NiO-ScSZ/ScSZ陽極復合膜。