[發明專利]一種陽極不用還原的固體氧化物燃料電池的制備方法

無效

• 申請號: 201210250468.7
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN102790229A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 由宏新;曹磊;徐俊煒;劉潤杰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/12;H01M4/88;H01M4/90
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于功能陶瓷技術領域，涉及到合金制備過程、陶瓷粉體制備與加工，特別是涉及到制造高比表的多孔結構陽極與陽極不用還原的固體氧化物燃料電池的制作方法。?

背景技術

固體氧化物燃料電池為新型的能量轉換設備，它具有高效率、低污染能優點，受到廣泛的關注。固體氧化物燃料電池的陽極為多金屬孔陶瓷，傳統固體氧化物燃料電池中，使用最多的陽極為鎳基陽極。鎳基陽極采用的陽極催化劑為鎳，它的的前軀體為NiO，固體氧化物燃料電池發電前，必須使用氫氣使NiO中的Ni還原。Ni具有良好的催化性能和導電性，但在燃料氣為碳氫燃料時，使用鎳基陽極的固體氧化物燃料電池，有抗積碳能力差和鎳易團聚等缺陷；同時此種陽極發電前要先行還原才能使用，浪費時間與資源，電池啟動工序復雜。使用鎳基陽極的固體氧化物燃料電池的上述缺陷，影響固體氧化物燃料電池的使用性能。?

已有研究發現鎳銅合金不僅擁有優良的催化性能，還具有較好的抗積碳性能。用鎳銅合金為陽極催化劑，采用本發明中的固體氧化物燃料電池的制作方法，可以克服上述鎳基陽極所帶來的問題。?

發明內容

本發明的目的是提供一種通過使用鎳銅合金粉體為陽極材料，采用特殊工藝，適宜制備各種結構的固體氧化物燃料電池的方法。在發明人以前的發明21110260959.5中，提供了一種用高比表活性炭為模板，通過附著-烘干-煅燒等途徑制備鎳銅合金粉體的方法。用此種合金粉體為固體氧化物?燃料電池的陽極催化劑，采用本發明中的固體氧化物燃料電池的制作方法，可以克服傳統鎳基陽極所帶來的問題。本發明的技術方案和制備方法如下：?

1.電解質支撐固體氧化物燃料電池的制備?

電解質基片制備?

（a）稱取一定質量電解質粉體，加入一定比例粘合劑，研磨，使粉體均勻混合，過篩。?

（b）按制作基片面積，稱取一定質量的混合粉體轉入模具中加壓成型。?

（c）壓制成型的電解質片放入高溫電阻爐里高溫燒結，燒結過程包括：加熱、保溫、冷卻、冷卻到室溫。?

具體操作：將需加工的電解質基片放入高溫電阻爐中程序升溫至所需溫度，升溫速率控制在2~6℃/min，加熱期間選取4~5個保溫溫度，在每個保溫溫度下保溫2~5小時；冷卻時，降溫速率控制在10~15℃/min，冷卻期間選取4~5個保溫溫度，在每個保溫溫度下保溫3~5小時電池，直至冷卻到室溫；整個過程在空氣中進行。?

陰極的制備?

（a）將陰極粉體與電解質粉體以一定的比例混合，加入一定比例粘合劑，研磨，使粉體均勻混合，過篩，得到陰極混合粉體。?

（b）將一定質量陰極混合粉體均勻、牢固的制備到電解質基片一側，制備方法有漿料涂覆法、絲網印刷法、等離子噴涂法等。?

可根據不同加工方法對粉體的要求，將粉末加工成不同形式。如：干粉、漿料、均勻懸浮液等。?

如果陰極層的加工方法，要求電解質基片不先進行燒結。采用此方法制備陰極層時，電解質基片可不進行的燒結成型。?

（c）將電池片放入高溫電阻爐里高溫燒結，燒結過程包括：加熱、保溫、冷卻、冷卻到室溫。?

具體操作：將需加工的電池片放入高溫電阻爐中程序升溫至所需溫度，升溫速率控制在2~4℃/min，加熱期間選取2~3個保溫溫度，在每個保溫溫度下保溫2~3小時；冷卻時，降溫速率控制在10~15℃/min，冷卻期間選取2~3個保溫溫度，在每個保溫溫度下保溫1~2小時電池，直至冷卻到室溫。整個過程在空氣中進行。

陽極制備?

（a）將鎳銅合金粉體與電解質粉體以一定的比例混合，再加入一定比例粘合劑，使粉體均勻混合，過篩，得到陽極混合粉體。?

（b）將一定質量陽極混合粉體均勻、牢固的制備到電解質基片的另一側。制備方法有漿料涂覆法、絲網印刷法、等離子噴涂法等。?

可根據不同加工方法對粉體的要求，將粉末加工成不同形式。如：干粉、漿料、均勻懸浮液等。?

（c）將電池片放入高溫電阻爐里高溫燒結，燒結過程包括：加熱、保溫、冷卻、冷卻到室溫。?

具體操作：將電池片放入無氧氣氛或還原氣氛的高溫電阻爐中程序升溫至所需溫度，升溫速率控制在2~6℃/min，加熱期間選取4~5個保溫溫度，在每個保溫溫度下保溫2~5小時；冷卻時，降溫速率控制在10~20℃/min，冷卻期間選取4~5個保溫溫度，在每個保溫溫度下保溫1~5小時電池，直至冷卻到室溫。整個過程一直保持在無氧氣氛或還原氣氛下進行。?

2.?陽極支撐固體氧化物燃料電池制備?