[發明專利]一種平板固體氧化物燃料對稱電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201710631161.4
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN109309239B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 韓達;賀艷兵;李寶華;康飛宇
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: H01M8/1004
• 分類號: H01M8/1004;H01M8/1016;H01M8/1086;H01M8/1069
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 曾昭毅;鄭海威

1.一種平板固體氧化物燃料對稱電池，其包括對稱電池骨架以及對稱電極材料，所述對稱電池骨架包括依次疊加的多孔電解質素坯膜片、致密電解質素坯膜片以及多孔電解質素坯膜片，電解質的材料為鍶鎂共摻雜的鎵酸鑭、摻雜氧化鈰、摻雜氧化鉍、釔穩定的氧化鋯、鈧穩定的氧化鋯、硅酸鑭、鍺酸鑭或鈰酸鋇，所述對稱電極材料為由兩種或多種材料復合構成的復相材料，其中一相或多相由具有催化氧還原能力的材料構成，其中一相或多相由具有催化氫氣氧化能力的材料構成。

2.如權利要求1所述的對稱電池，其特征在于：所述多孔電解質素坯膜片的厚度為100-600μm，孔隙率為30-60％。

3.如權利要求1所述的對稱電池，其特征在于：所述致密電解質素坯膜片的厚度為10-100μm。

4.如權利要求1所述的對稱電池，其特征在于：所述復相材料由鈣鈦礦結構金屬氧化物ABO₃與金屬氧化物MO_X構成的ABO₃/MO_X組成，其中A位置是La系金屬元素中的一中或多種，B是堿土金屬元素中的一種或多種，M位置為過渡金屬元素中的一種或多種。

5.如權利要求1所述的對稱電池，其特征在于：所述復相材料是由雙鈣鈦礦結構金屬氧化物AA`B<sub>2</sub>O<sub>5</sub>與金屬氧化物MO<sub>X</sub>構成的AA`B₂O₅/MO_X，其中A位置是La系金屬元素中的一種或多種，B是堿土金屬元素中的一種或多種，M位置為過渡金屬元素中的一種或多種。

6.如權利要求1所述的對稱電池，其特征在于：所述復相材料是由層狀結構金屬氧化物A₂BO₄與金屬氧化物MO_X構成的A₂BO₄/MO_X，其中A位置是La系金屬元素中的一種或多種，B是堿土金屬元素中的一種或多種，M位置為過渡金屬元素中的一種或多種。

7.一種平板固體氧化物燃料對稱電池的制備方法，包括以下步驟：

提供多孔電解質膜片、致密電解質膜片以及彈性膜片；

將多孔電解質膜片、致密電解質膜片、多孔電解質膜片以及彈性膜片依序疊加形成一疊加體后熱壓所述疊加體；

從所述疊加體上去除所述彈性膜片得到一復合素坯；

將所述復合素坯于1000-1600℃下燒結2-24小時后得到一對稱電池骨架；

提供對稱電極材料，所述對稱電極材料為由兩種或多種材料復合構成的復相材料；

采用化學浸漬法或真空浸漬法將所述對稱電極材料沉積于所述電池骨架中。

8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于：所述多孔電解質膜片以及致密電解質膜片由流延法制備。

9.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于：所述彈性膜片包含橡膠及/或硅膠。

10.如權利要求7或9所述的制備方法，其特征在于：所述彈性膜片厚度為50μm～5mm。

11.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于：熱壓溫度為50-90℃，熱壓壓力為1000-5000PSI，熱壓時間為5-25分鐘。

12.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于：燒結溫度為1000～1600℃，燒結時間為2-24小時。

13.如如權利要求7所述的制備方法，其特征在于：所述復相材料由溶液法或是熔鹽法一步合成得到。

14.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于：采用化學浸漬法或真空浸漬法將所述對稱電極材料沉積于所述電池骨架中的步驟中，催化劑負載量為20-60wt.％，熱處理溫度為500-1000℃。