[發明專利]一種抗積碳金屬支撐固體氧化物燃料電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201910018604.1
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109904497B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 王欣;李奇昊;池波;李箭;蒲健;賈禮超;顏冬
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/0612;H01M8/0273;H01M4/86
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

1.一種抗積碳金屬支撐固體氧化物燃料電池，其特征在于，包括依次緊密結合的多孔催化重整層、多孔金屬支撐層、多孔陽極功能層、致密電解質層和多孔陰極層，其中，

所述多孔催化重整層包括Ni-M合金及儲氧-吸水氧化物；

所述多孔金屬支撐層包括Ni-M合金和MgO；

所述多孔陽極功能層包括Ni-M合金及螢石結構氧化物或者Ni-M合金及離子導電型鈣鈦礦結構氧化物；

其中所述M元素為Fe、Co、Cu、Sn中的一種或幾種。

2.根據權利要求1所述的一種抗積碳金屬支撐固體氧化物燃料電池，其特征在于，所述儲氧-吸水氧化物為堿土或稀土摻雜的CeO₂基、BaCeO₃基、BaZrO₃基、La₂Ce₂O₇基氧化物中的一種或幾種。

3.根據權利要求1或2所述的一種抗積碳金屬支撐固體氧化物燃料電池，其特征在于，

所述MgO的質量為所述多孔金屬支撐層質量的0.05-0.1％；

所述多孔催化重整層的厚度為20μm-40μm，孔隙率為40％-60％；

所述多孔金屬支撐層的厚度為500μm-1000μm，孔隙率為40％-60％；

所述多孔陽極功能層的厚度為10μm-20μm，孔隙率為40％-60％；

所述致密電解質層的厚度為10μm-20μm；

所述多孔陰極層的厚度為5μm-20μm，孔隙率為40％-60％。

4.一種抗積碳金屬支撐固體氧化物燃料電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1無水乙醇與二甲苯混合均勻 ,加入分散劑作為溶劑，將第一前驅體、造孔劑形成的混合粉體加入所述溶劑后球磨，依次加入增塑劑、第一粘結劑和除泡劑再球磨，形成流延漿料，經除泡后流延成型，干燥后得到支撐體素坯層；

S2將第二前驅體和螢石結構氧化物或者第二前驅體和離子導電型鈣鈦礦結構氧化物混合均勻，加入第二粘結劑，研磨后得到陽極功能層的漿料，將所述陽極功能層的漿料印刷到所述支撐體素坯上制成陽極功能層厚膜素坯層；

S3將電解質氧化物粉體加入第二粘結劑，研磨后得到電解質層的漿料，將所述電解質層的漿料印刷在陽極功能層厚膜素坯層之上制成電解質層厚膜素坯層；

S4將上述制成的依次緊密接觸支撐體素坯層、陽極功能層厚膜素坯層和電解質層厚膜素坯層在空氣氣氛中脫脂、燒結，然后冷卻到室溫，得到金屬氧化物支撐的半電池；

S5將電子導電型鈣鈦礦結構氧化物和電解質粉體混合，加入第二粘結劑，研磨后得到陰極功能層的漿料，將所述陰極功能層的漿料印刷到所述半電池的電解質層一側，干燥后燒結，冷卻到室溫，即可得到金屬氧化物支撐的單電池；

S6將第三前驅體和儲氧-吸水氧化物粉體與第二種粘結劑混合均勻，研磨后得到催化重整層的漿料，將所述催化重整層的漿料印刷到所述單電池的支撐體層一側制成催化重整層。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述第一前驅體為NiO、MgO和MO_x，所述第二前驅體為NiO和MO_x，所述第三前驅體為NiO和MO_x，其中，所述M元素為Fe、Co、Cu、Sn中的一種或幾種。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述第一粘結劑為聚乙烯醇縮丁醛；

所述MgO粉體的質量為所述第一前驅體質量的0.05％-0.1％。

7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述第二粘結劑為乙基纖維素的松油醇溶液，其中，所述乙基纖維素的質量分數為3.5％-4.5％，

所述陽極功能層的漿料中，所述第二粘結劑的含量為30wt.％-40wt.％，

所述螢石或離子導電型鈣鈦礦結構氧化物與第二前驅體的質量比為3:7-4:6。