[發明專利]固體氧化物燃料電池電解質制備模具控制裝置

有效

• 申請號: 201910090033.2
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109808042B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 李紅東;裴凱;劉鈞松
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01M8/126
• 分類號: H01M8/126
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

本發明的固體氧化物燃料電池電解質制備模具控制裝置，屬于SOFC發電的技術領域。其結構有：母模模具(1)、上公模模具(2)、下公模模具(3)組成的電解質單軸模具；氣囊上板(5)、氣囊下板(6)、環形氣囊(7)、氣泵(8)組成的電解質腔體深度驅動部分；電解質腔體深度傳感器(15)、腔體深度數字顯示器(11)組成的電解質腔體深度控制部分；電解質平整支桿(12)、電解質平整旋紐(13)、電解質平整滑板(14)組成的粉體平整部分。本發明的模具控制裝置能減小并精確控制電解質粉料的厚度，制得厚度0.5mm以下的電解質，電解質腔體(4)內粉料分布均勻，燒結后不開裂不變形。具有更好的致密性和更高的機械強度。

技術領域

本發明屬固體氧化物燃料電池(SOFC)發電的技術領域，特別涉及一種燃料電池電解質制備模具控制裝置。

背景技術

SOFC的制作工藝流程：首先從電解質的制備成型入手，然后在電解質的兩個側面分別附上陽極材料和陰極材料，再進行密封處理，最后安裝電極引線。此種方法稱為“以電解質為支撐體的SOFC單電池制備方法”。

電解質是SOFC發電的核心部件，從而電解質的各項技術指標決定了SOFC整體發電的性能和指標。制備高質量的高溫陶瓷電解質是一項重要環節。

制備厚度0.5mm以下的電解質所需的電解質制備粉料用量很少，很難掌握制備粉料用量。在模具腔內電解質制備粉料也很難攤平。無法控制電解質粉料平整的均勻分布，干壓后導致電解質內部應力大，經過高溫燒結不是破碎、開裂就是變形。電解質的制備方法是利用特種高溫陶瓷的制作工藝，即干壓法制作。干壓法是由模具進行單軸方向對粉體施壓，此方法具有方便快捷、用料省等優點。但是，傳統干壓法制備的電解質厚度都在0.5mm以上。制備0.5mm以下的電解質成品率非常低。再經過高溫爐燒結后，大部分破碎、開裂或變形。電解質的成品率近似于零。這個難題一直困擾著SOFC實驗室干壓法制備電解質的工作進展。

背景技術的電解質制作所用的電解質模具如圖1和圖2所示。圖1為模具主視圖，圖2為模具左視圖。圖1和圖2中，1為母模模具，2為上公模模具，3為下公模模具，4為電解質腔體。該電解質模具的缺點如下：應用該電解質模具無法控制電解質粉料的厚度，難于制備厚度在0.5mm以下的電解質；更為重要的是若電解質上的一個微小裂痕，在高溫的環境下，就會導致陽極燃料的泄漏。燃料泄漏會立刻引起燃料燃燒，導致SOFC整體報廢。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，在現有技術基礎上設計一種固體氧化物燃料電池電解質制備模具控制裝置，使模具精確控制電解質腔體的深度、進而減小并控制電解質的制備粉料的厚度，制備出厚度在0.5mm以下的電解質，并盡量避免燒結后的固體氧化物燃料電池電解質出現破碎、開裂或變形的現象。

本發明的具體技術方案如下。

一種固體氧化物燃料電池電解質制備模具控制裝置，結構包括電解質單軸模具，所述的電解質單軸模具，由圓筒形狀的母模模具1、上公模模具2、下公模模具3組成；上公模模具2、下公模模具3均為圓柱和圓盤同軸構成的一個整體，其中的圓柱外徑與母模模具1的內徑相同，上公模模具2的圓柱下底面、下公模模具3的圓柱上底面與母模模具1內側面圍成的空間為電解質腔體4；其特征在于，結構還有電解質腔體深度驅動部分、電解質腔體深度控制部分；

所述的電解質腔體深度驅動部分，由在母模模具1下底面安裝的圓環形的氣囊上板5、在下公模模具3圓盤上面安裝的圓環形的氣囊下板6、在氣囊上板5和氣囊下板6之間安裝的環形氣囊7、裝有氣泵進氣口9和氣泵放氣閥門10的氣泵8構成，氣泵8與環形氣囊7用乳膠軟管連接；母模模具1、下公模模具3、氣囊上板5、氣囊下板6、環形氣囊7能夠同軸線安裝；