[發明專利]固體氧化物燃料電池陰極及其制備方法、固體氧化物燃料電池及其制備方法和電動裝置

有效

• 申請號: 201911355780.0
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111029596B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 史翊翔;曹天宇;蔣一東;蔡寧生
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/86;H01M8/1213
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 劉建榮

本發明提供了一種固體氧化物燃料電池陰極及其制備方法、固體氧化物燃料電池及其制備方法和電動裝置，涉及燃料電池技術領域。固體氧化物燃料電池陰極的制備方法，通過將電解質材料與陰極材料復合形成陰極復合層，使得該陰極復合層兼具電子導體與離子導體的特性，增大了陰極材料與電解質材料的接觸面積，從而增大了反應面積，提升電池輸出功率；同時，通過控制噴涂過程中電解質材料和陰極材料中熔點較高的一種物質處于半熔融狀態，可使得所形成的陰極復合層。本發明還提供了一種固體氧化物燃料電池陰極，采用上述制備方法制得。本發明還提供了一種固體氧化物燃料電池，包括上述固體氧化物燃料電池陰極。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，尤其是涉及一種固體氧化物燃料電池陰極及其制備方法、固體氧化物燃料電池及其制備方法和電動裝置。

背景技術

作為第三代燃料電池，固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)是一種在中高溫下可將儲存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉化成電能的全固態化學發電裝置。

常見的固體氧化物燃料電池的制備方法包括以下過程：(1)采用熱噴涂的方法制備金屬陶瓷管式支撐體；(2)在金屬陶瓷支撐體上用熱噴涂制備各功能層(例如陰極層、電解質層和陽極層)。該制備方法雖然被普遍采用，但是還存在一些問題，例如，金屬陶瓷管式支撐體生產工藝復雜；在電解質噴涂過程中，所采用的方法不易監控，只能在噴涂結束后對噴涂涂層進行檢測；采用金屬陶瓷作為陽極，使得所用燃料種類受限，即只能使用氫氣、一氧化碳，且抗硫毒害性差等。

有鑒于此，特提出本發明以解決上述技術問題中的至少一個。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種固體氧化物燃料電池陰極的制備方法，該制備方法通過在噴涂過程中控制噴涂材料處于特定的狀態，從而確保達到良好的噴涂質量。

本發明的第二目的在于提供一種固體氧化物燃料電池陰極，采用上述制備方法制得。

本發明的第三目的在于提供一種固體氧化物燃料電池，包括上述固體氧化物燃料電池陰極。

本發明的第四目的在于提供上述固體氧化物燃料電池的制備方法。

本發明的第五目的在于提供一種電動裝置，包含上述固體氧化物燃料電池。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

本發明提供了一種固體氧化物燃料電池陰極的制備方法，包括以下方法(Ⅰ)或方法(Ⅱ)：

方法(Ⅰ)：

先將電解質材料噴涂于預熱后的金屬支撐體上，然后采用浸漬法將陰極材料負載在噴涂有電解質材料的金屬支撐體上以形成陰極復合層，得到固體氧化物燃料電池陰極；

其中，噴涂過程中確保電解質材料處于半熔融狀態；

或，方法(Ⅱ)：

提供電解質材料與陰極材料形成的混合物A；

將混合物A噴涂于預熱后的金屬支撐體上以形成陰極復合層，得到固體氧化物燃料電池陰極；

其中，噴涂過程中確保混合物A中的電解質材料和陰極材料中熔點較高的一種物質處于半熔融狀態。

進一步的，在本發明上述技術方案的基礎上，方法(Ⅰ)中，電解質材料的熔點為T₁℃，噴涂過程中電解質材料的溫度為T℃，其中T₁-500≤T≤T₁；