[發(fā)明專利]失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制備方法、失氧型氧化物陶瓷球形粉末和燃料電池電解質(zhì)薄膜

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110015559.1
• 申請(qǐng)日: 2021-01-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112341208B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 原慷;彭浩然;賈芳;許貞元;冀曉鵑;高麗華;張?chǎng)?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 礦冶科技集團(tuán)有限公司;北礦新材科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/626
• 分類號(hào): C04B35/626;C04B35/50;C04B35/488;H01M8/1253;H01M8/126;H01M8/1246;C23C4/134;C23C4/10
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 張金銘

本發(fā)明提供了一種失氧型氧化物陶瓷球形粉末制備方法、失氧型氧化物陶瓷球形粉末和燃料電池電解質(zhì)薄膜，涉及燃料電池的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)對(duì)氧化物陶瓷粉末使用高氫濃度感應(yīng)等離子工藝得到失氧型氧化物陶瓷球形粉末；高氫濃度是指等離子氣體中氫氣流量占等離子氣體總流量≥30%。上述制備方法得到失氧型氧化物陶瓷球形粉末，通過(guò)低壓等離子噴涂獲得燃料電池電解質(zhì)薄膜。本發(fā)明通過(guò)將氧化物陶瓷粉末輸送至高氫濃度的感應(yīng)等離子體焰流中，經(jīng)過(guò)熔化、還原與冷卻過(guò)程，獲得高致密、高球形度、高流動(dòng)性、高沖擊力的失氧型氧化物陶瓷球形粉末。該粉末更容易在等離子噴涂焰流中熔化，提高了噴涂工藝的可控性和易操作性，提高了電解質(zhì)薄膜的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種失氧型氧化物陶瓷球形粉末制備方法、失氧型氧化物陶瓷球形粉末和燃料電池電解質(zhì)薄膜。

背景技術(shù)

燃料電池是一種將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，在燃料電池電動(dòng)車和固定電源等新能源領(lǐng)域發(fā)展迅猛。燃料電池工作時(shí)陽(yáng)極和陰極的損失較小，極化損失主要集中在電解質(zhì)的內(nèi)阻上。為提高燃料電池的電流密度和輸出功率密度，應(yīng)盡量降低電解質(zhì)層的厚度（即薄膜化）和提高氧離子空位濃度。制備電解質(zhì)薄膜的主要方法之一是低壓等離子噴涂，然而現(xiàn)有的氧化物電解質(zhì)噴涂粉末均為團(tuán)聚造粒粉，這種粉末內(nèi)部孔隙多，密度低，制成的薄膜厚度往往超過(guò)20微米且含有較高孔隙率。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制備方法，采用高氫濃度感應(yīng)等離子工藝得到細(xì)粒徑、高致密度、高氧空位的氧化物陶瓷球形粉末。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種失氧型氧化物陶瓷球形粉末，該粉末具有粒徑細(xì)、球形度高、流動(dòng)性好、致密度高的特點(diǎn)。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種燃料電池電解質(zhì)薄膜，該薄膜具有高氧空位和較小的厚度，提高了薄膜的電導(dǎo)率，同時(shí)提高了燃料電池的電流密度和輸出功率密度。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明特采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一方面提供了一種失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制備方法，對(duì)氧化物陶瓷粉末使用高氫濃度感應(yīng)等離子工藝整形得到；

所述高氫濃度是指等離子氣體中氫氣體積流量占等離子氣體總體積流量≥30%。

進(jìn)一步地，所述等離子氣體包括氫氣和氬氣；

優(yōu)選地，氫氣體積流量占所述等離子氣體總體積流量的比例為30%~60%。

進(jìn)一步地，所述感應(yīng)等離子工藝的參數(shù)如下：等離子體的功率為10~80 kW；載氣流量為2~5 slpm；氫氣流量為10~150slpm；氬氣流量為20~120slpm；反應(yīng)室壓力為16~20psia；送粉速率為10~100g/min。

進(jìn)一步地，所述感應(yīng)等離子工藝的參數(shù)如下：等離子體的功率為15~80 kW；載氣流量為2~5 slpm；氫氣流量為11~60 slpm；氬氣流量為25~90slpm；反應(yīng)室壓力為16~20 psia；送粉速率為10~50g/min。

進(jìn)一步地，所述的氧化物陶瓷粉末包括第一氧化物陶瓷粉末和任選的第二氧化物陶瓷粉末；

優(yōu)選地，所述第一氧化物陶瓷粉末包括氧化鋯或氧化鈰中的至少一種；

優(yōu)選地，所述第二氧化物陶瓷粉末包括氧化釔、氧化鉿、氧化鈧、氧化鈦、氧化鍶、氧化鎳、氧化鈷、氧化釤、氧化鏑、氧化錳、鈷酸鋰或鈷酸鈉中的至少一種。

進(jìn)一步地，所述氧化物陶瓷粉末為粒徑小于等于38um的粉末。

進(jìn)一步地，制備方法還包括所述感應(yīng)等離子工藝整形后得到的整形粉末的凈化；

優(yōu)選地，所述凈化包括對(duì)整形粉末在溶劑中超聲或換液去除表面的微納顆粒；