[實用新型]一種陽極支撐固體氧化物燃料電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220214315.2
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN202633438U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設計）人: 楊紹華
• 申請（專利權）人: 楊紹華
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M4/86;H01M8/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 禹小明;林偉斌

技術領域

本實用新型涉及燃料電池材料技術領域，尤涉及一種陽極支撐固體氧化物燃料電池。

背景技術

固體氧化物燃料電池是將化學能直接轉化為電能的高效全固態(tài)電化學能轉換裝置，其損耗主要集中在電解質材料的內阻損耗。

現(xiàn)有中國專利公告號為CN100479245C公開了一種中溫固體氧化物燃料電池陽極支撐固體電解質復合膜及其制備方法，該復合膜由氧化鎳-氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯復合金屬陶瓷陽極和重量比為6～10%氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯（YSZ）或氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯（SSZ）或摻雜氧化釓的氧化鈰（CGO）電解質層兩層組成，通過流延制成，復合膜面積100×100（mm）2以上，電解質厚度10～30μm，陽極厚度0.5～1.5mm。優(yōu)選陽極由NiO+(6～10)%mol?YSZ構成，電解質由8YSZ、SSZ或CGO中的一種構成。

雖然這種復合膜平整并符合使用要求，但存在以下缺點：（1）8YSZ做電解質，離子導電率太低，產品功率密度低。陰極材料易與電解質中的ZrO₂（氧化鋯）反應影響電池的功率；（2）CGO材料電導率高，但由于易被陽極燃料氣體還原，影響可靠性；（3）SSZ離子電導率高，但成本高，而且Sc（鈧）在自然界及其稀缺，供應跟不上，無法形成量產；（4）NiO+(6～10)%mol?YSZ材料強度低，做支撐體會影響可靠性。

實用新型內容

針對現(xiàn)有技術的缺點，本實用新型提供了一種陽極支撐固體氧化物燃料電池，通過材料及結構設計有效提高單電池的功率密度，提高產品的機械強度及可靠性，降低生產成本，適用于批量化生產。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：

一種陽極支撐固體氧化物燃料電池，其特征在于：依次由陽極支撐層、陽極功能層、燃料側電解質層、空氣側電解質層以及陰極層組成。

所述陽極支撐層、陽極功能層均為氧化鎳-氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯層，燃料側電解質層為氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯層，空氣側電解質層為氧化鈰或摻雜稀土的氧化鈰層。即所述陽極支撐層的組成為NiO+YSZ，其中，YSZ為2～6mol%氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯，所述陽極功能層的組成為NiO+YSZ，其中，YSZ為5～12mol%氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯，所述燃料側電解質層的組成為5～12mol%氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯，所述空氣側電解質層的組成為氧化鈰或摻雜稀土的氧化鈰。

使用NiO（氧化鎳）+?2～6YSZ（2～6mol%釔穩(wěn)定氧化鋯）作為陽極支撐層材料，有效地提高了支撐體及單電池的強度；

使用NiO（氧化鎳）+?5～12YSZ（5～12mol%釔穩(wěn)定氧化鋯）作為陽極功能層材料，有效地提高了三相界面的性能，降低了單電池極化電阻；

使用5～12YSZ（5～12mol%釔穩(wěn)定氧化鋯）和CeO₂（氧化鈰）或稀土摻雜CeO₂作為雙電解質材料，并使5～12YSZ（5～12mol%釔穩(wěn)定氧化鋯）靠近陽極側（燃料側），CeO₂（氧化鈰）或稀土摻雜CeO₂靠近陰極側（空氣側），有效地防止陰極與ZrO₂（氧化鋯）的反應，也有效地防止了燃料氣與CeO₂（氧化鈰）或稀土摻雜CeO₂的反應。

其中，所述陰極層可以為鑭鍶錳、鑭鍶鈷鐵、鑭鍶鈷、鑭鋇鈷鐵、鑭鎳鐵以及鋇鈷鐵鈮中的一種或幾種。

可選地，所述陽極支撐層厚度為0.1～1.0mm，陽極功能層厚度為5～30μm，燃料側電解質層厚度為0.5～15μm，空氣側電解質層厚度為0.5～15μm。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型陽極支撐固體氧化物燃料電池，使用釔穩(wěn)定氧化鋯和氧化鈰或稀土摻雜的氧化鈰作為雙電解質材料，并使釔穩(wěn)定氧化鋯靠近陽極側（燃料側），氧化鈰或稀土摻雜的氧化鈰靠近陰極側（空氣側），有效地防止陰極與氧化鋯的反應，也有效地防止了燃料氣與氧化鈰或稀土摻雜的氧化鈰的反應，大大提高了陽極支撐固體氧化物燃料電池的可靠性；

引入低成本材料，使用氧化鎳-氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯作為陽極支撐層及陽極功能層材料、氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯和氧化鈰或稀土摻雜的氧化鈰作為雙電解質材料，可適于批量化生產。

附圖說明

圖1為本實用新型陽極支撐固體氧化物燃料電池的剖面圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本實用新型作進一步的說明。