[發明專利]一種固體氧化物電解池連接體涂層噴涂粉末制備方法

無效

• 申請號: 201210533855.1
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103074565A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 梁明德;于月光;任先京;章德銘;沈婕;張鑫;冀曉鵑;張春鳴;彭浩然
• 申請（專利權）人: 北礦新材科技有限公司;北京礦冶研究總院
• 主分類號: C23C4/10
• 分類號: C23C4/10
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 薄觀玖

技術領域

本發明屬于固體氧化物電解池和固體氧化物燃料電池領域，特別是涉及一種固體氧化物電解池連接體涂層噴涂粉末制備方法。

背景技術

固體氧化物燃料電池（Solid?Oxide?Fuel?Cells,?SOFC）是一種將燃料的化學能直接轉化成電能的全固態能量轉換裝置，由于具備高效、環保和燃料適用范圍廣、模塊化程度高等優點，在固定電站、移動電源、交通運輸及軍事等領域有著廣泛的應用前景。將SOFC逆向運行制備的固體氧化物電解池（Solid?Oxide?Electrolytic?Cells,?SOEC），在高溫下電解水蒸氣的制氫的效率可以高達45～59％（制氫效率定義為制得的氫所含能量與制氫所消耗的能量之比），被認為是未來氫能經濟時代大規模制氫方法之一，近年來受到國際上的高度關注。

單體SOFC和SOEC功率較小，不能滿足實際應用的需要。為獲取足夠的功率輸出，必需使用連接體部件將若干單電池連接組裝成SOFC和SOEC電堆。連接體在電堆中連接相鄰單電池的陰極和陽極，同時還起著導氣和導電的作用，是電堆的核心部件之一。目前使用的連接體材料主要有鈣鈦礦高溫導電陶瓷材料和高溫合金材料兩類。鈣鈦礦陶瓷材料雖然在高溫時具有良好的電導率和穩定性，但是其燒結性較差且制作成本較高，不利于SOFC和SOEC的大規模商業化運用。相比較而言，合金材料具有更高的導電和導熱能力，且具有結構致密、價格便宜、易于加工、機械性能優異等優點，已經成為SOFC和SOEC連接體發展的主流方向。然而，在800?℃左右的高溫工作條件下，金屬連接材料不可避免地會發生高溫氧化、腐蝕以及合金中Cr元素揮發毒化電極等問題，導致電池堆性能嚴重衰減。

目前，解決這一問題的主要方法是在金屬連接體表面直接噴涂高溫導電陶瓷涂層，來抑制金屬連接體的氧化，降低連接體與電極之間的界面電阻，并阻隔金屬連接體中的Cr向電極表面的揮發、沉積與毒化，保持電堆長期運行穩定性。熱噴涂方法是制備金屬連接體表面涂層最有效的技術之一，采用該方法可制得結構可控、附著良好的薄膜。而熱噴涂所用的粉末除了需要滿足涂層功能要求之外，還必須能夠在噴槍內均勻、流暢、穩定地輸送，在顆粒的形狀、粒度、松裝密度、流動性等性能與常規的粉末有著基本的區別。

發明內容

本發明的目的在于提供一種固體氧化物電解池連接體涂層噴涂粉末制備方法。

一種固體氧化物電解池連接體涂層噴涂粉末制備方法，其具體步驟如下：

（1）將粘結劑、分散劑加入到去離子水中，混合均勻后加入LSM初次粉末，然后將混合物通過球磨、超聲波振動分散1?h~30?h，配制成以LSM初次粉體為分散相的漿料；

（2）將所制漿料通過噴霧干燥造粒工藝制成LSM團聚粉末材料；

（3）將噴霧干燥造粒后的LSM團聚粉末材料焙燒處理即得到固體氧化物電解池連接體涂層噴涂粉末。

所述LSM為La_1-xSr_xMnO_3-σ、La_1-xSr_xCoO_3-σ、La_1-xSr_xFeO_3-σ、La_1-xSr_xCoFeO_3-σ、La_1-xSr_xCrO_3-σ、(Mn,Co)₃O₄或(Mn,Cr)₃O₄，其中0.1≤x≤0.6。

所述步驟（1）中粘結劑為PVA、PVP或CMC；所述分散劑為聚乙二醇、聚丙烯酸或聚丙烯酰胺；分散劑在漿料中的質量百分含量為0%~15%，粘結劑在漿料中的質量百分含量為0%~15%。

所述步驟（1）中LSM初次粉末的顆粒粒徑為0.1?μm~3.0?μm。

所述步驟（2）中噴霧干燥造粒工藝為離心噴霧干燥、壓力噴霧干燥或二流式噴霧干燥造粒工藝，噴霧干燥的進口溫度為250?℃~400?℃，出口溫度為120?℃~250?℃。

所述步驟（3）中LSM團聚粉體的粒徑為10?μm~80?μm。

所述步驟（3）中LSM團聚粉體的焙燒溫度為600?℃~1100?℃。

本發明的有益效果為：

本發明所制備的團聚粉體具有顆粒均勻可控、流動性好、噴涂適應性好等優點，滿足連接體涂層高效噴涂制備的需求。

附圖說明