[發(fā)明專利]一種測氫用固體電解質(zhì)管的制備與成形方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410488165.8
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN104291813A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳樹森;陳建勛;張鋒;呂書林;毛有武
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

1.一種測氫用固體電解質(zhì)材料的制備方法，該方法所采用的原料為CaCO₃、ZrO₂和In₂O₃粉末，原料的摩爾配比為：CaCO₃：ZrO₂：In₂O₃＝1：0.8～0.95：0.025～0.1，制備工藝步驟如下：

(1.1)混料：

將CaCO₃、ZrO₂和In₂O₃按照比例進行濕法球磨，以200～300r/min的速度正反轉(zhuǎn)間歇交替球磨8～24小時，球磨后烘干，再將烘干后的粉末過篩，獲得粒度小于5μm的混合粉體；

(1.2)固相合成：

將篩粉后的混合粉體倒入模具中，制成圓片，將壓好的片放入高溫煅燒爐中，在常壓、空氣氣氛下進行高溫固相反應(yīng)合成，之后隨爐冷卻至室溫；

(1.3)粉碎：

將高溫固相反應(yīng)合成后的固體電解質(zhì)片搗碎后進行濕法球磨，之后烘干并過篩得到粒度小于5μm的電解質(zhì)粉體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述測氫用固體電解質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，在步驟(1.2)中，所述高溫固相反應(yīng)的工藝參數(shù)為：

先室溫升溫至700～900℃，升溫速率為5～10℃/min；再700～900℃保溫0.5～2h；然后從700～900℃至升溫1000～1400℃，升溫速率為1.5～5℃/min，1000～1400℃保溫5～15h；隨爐冷卻至室溫。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述測氫用固體電解質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，步驟(1.3)中，濕法球磨的具體過程為：將高溫固相反應(yīng)制得的片體搗碎后放入球磨機加入適量無水乙醇或丙酮濕法球磨，以200～300r/min的速度正反轉(zhuǎn)間歇交替球磨，每次球磨間歇時間為10～30分鐘，累計球磨8～24小時。

4.一種由權(quán)利要求1所述制備方法所獲得的固體電解質(zhì)材料。

5.一種固體電解質(zhì)管的成形方法，具體包括下述步驟：

(2.1)成形漿料配制：

將電解質(zhì)粉體材料與后續(xù)加熱應(yīng)能夠去除的可流動物質(zhì)一起配制成漿料；

(2.2)熱壓注成型：

將漿料倒入熱壓注成型機的漿料筒中，通過加熱油浴控制蠟漿溫度為70～90℃，在漿料筒與加熱油浴中間充滿傳熱液態(tài)介質(zhì)以利于傳熱和均勻溫度，控制注漿口溫度為40～50℃；之后將模具放置在熱壓注成型機升液管口處，利用氣缸壓緊模具，控制氣缸壓力為0.3～0.5MPa，通過壓力將漿料筒中的漿料注入到模具中，保壓5～15秒后取出模具，將模具脫模，獲得電解質(zhì)管；

(2.3)排蠟：

將成型好的電解質(zhì)管在常壓、空氣氣氛下加熱排蠟，排蠟升溫制度為：室溫至100～150℃，升溫速率為0.1～0.3℃/min；100～150℃時保溫3～7h；100～150℃至400～600℃，升溫速率為0.2～0.5℃/min；400～600℃保溫1～3h；400～600℃至950～1050℃，升溫速率為0.5～2℃/min；950～1050℃保溫1～3h；隨爐冷卻至室溫；

(2.4)燒結(jié)：

將排蠟后的電解質(zhì)管在常壓、空氣氣氛下高溫燒結(jié)，燒結(jié)升溫制度：室溫至900～1100℃，升溫速率為3～5℃/min；900～1100℃保溫1～2h；900～1100℃至1450～1550℃，升溫速率為1.5～2.5℃/min；1450～1550℃保溫5～15h；隨爐冷卻至室溫，最終得到固體電解質(zhì)管。

6.一種權(quán)利要求5所述固體電解質(zhì)管的成形方法，其特征在于，所述可流動物質(zhì)為石蠟、蜂蠟及油酸，其質(zhì)量配比為：

粉料：石蠟：蜂蠟：油酸

80～95％：16～4％：3.0～0.5％：1.0～0.1％

將部分石蠟和部分蜂蠟在恒溫70～90℃水浴中加熱至完全融化，然后加入一部分油酸并攪拌，待油酸混合均勻后分多次加入CaZr_1-xIn_xO_3-α粉末，待粉末加完后再加入剩余油酸、石蠟和蜂蠟來改善漿料粘稠度，之后用攪拌以去除氣，并得到混合均勻的漿料。