[發(fā)明專利]一種熔融碳酸鹽燃料電池電解質(zhì)添加方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110299487.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112820923A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧成壯;張瑞云;程健;楊冠軍;黃華;白發(fā)琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華能國(guó)際電力股份有限公司;中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/14
• 分類號(hào): H01M8/14;H01M8/0289;H01M4/86
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發(fā)明公開(kāi)了一種熔融碳酸鹽燃料電池電解質(zhì)添加方法，通過(guò)將電解質(zhì)與水、乙醇混合，添加到電極表面，經(jīng)過(guò)高溫加熱實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)的添加，本發(fā)明能夠成功將電解質(zhì)添加到熔融碳酸鹽燃料電池電極中，在電池堆裝配中降低雙極板厚度，電池測(cè)試過(guò)程中，陰極氧化鎳能夠有效實(shí)現(xiàn)鋰化過(guò)程，電池能夠保持較高的電壓和功率密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熔融碳酸鹽燃料電池領(lǐng)域，具體涉及一種熔融碳酸鹽燃料電池電解質(zhì)添加方法。

背景技術(shù)

熔融碳酸鹽燃料電池發(fā)電技術(shù)作為一種高溫燃料電池發(fā)電技術(shù)，因其具備燃料來(lái)源廣、模塊化和發(fā)電效率高等優(yōu)點(diǎn)在國(guó)外得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)氫能領(lǐng)域的技術(shù)不斷發(fā)展，燃料電池發(fā)電技術(shù)也不斷進(jìn)入國(guó)內(nèi)視野。尤其在燃料電池關(guān)鍵材料的制備方式上，熔融碳酸鹽燃料電池電解質(zhì)主要是碳酸鹽，如Li₂CO₃和K₂CO₃或LiCO₃和Na₂CO₃。國(guó)外采用的是將電解質(zhì)制備成碳酸鹽鹽膜，或?qū)㈦娊赓|(zhì)與隔膜進(jìn)行同時(shí)制備，或?qū)㈦娊赓|(zhì)放入到流道內(nèi)。國(guó)外這種電解質(zhì)制備技術(shù)針對(duì)其熔融碳酸鹽結(jié)構(gòu)件而設(shè)定，而對(duì)于國(guó)內(nèi)燃料電池具有一定的受限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種熔融碳酸鹽燃料電池電解質(zhì)添加方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明通過(guò)將電解質(zhì)添加到電極中，來(lái)減少電解質(zhì)在流道內(nèi)分布，可有效降低雙極板的厚度，并且通過(guò)在陰極中添加電解質(zhì)可以快速實(shí)現(xiàn)陰極材料的鋰化過(guò)程，提高燃料電池的性能。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種熔融碳酸鹽燃料電池電解質(zhì)添加方法，包括以下步驟：

步驟一：將電解質(zhì)與水和乙醇進(jìn)行混合，并攪拌，得到電解質(zhì)混合溶液；

步驟二：稱量電極質(zhì)量并測(cè)量電極的孔隙率，計(jì)算得出電極內(nèi)部電解質(zhì)的理論需求質(zhì)量；

步驟三：將電極放入容器中，并加入電解質(zhì)混合溶液；

步驟四：將容器置于烘干條件下，直至水和乙醇完全揮發(fā)；

步驟五：稱量烘干后電極以及附著在電極上的電解質(zhì)的總質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算得到附著在電極上的電解質(zhì)質(zhì)量，若電解質(zhì)質(zhì)量未滿足電極內(nèi)部電解質(zhì)的實(shí)際需求質(zhì)量，則重復(fù)步驟三和步驟四，若電解質(zhì)質(zhì)量超出電極內(nèi)部電解質(zhì)的實(shí)際需求質(zhì)量，則刮除多余的電解質(zhì)，直至滿足電極內(nèi)部電解質(zhì)實(shí)際需求質(zhì)量范圍，電極內(nèi)部電解質(zhì)實(shí)際需求質(zhì)量范圍為電極內(nèi)部電解質(zhì)理論需求質(zhì)量的60％-80％；

步驟六：將步驟五得到的電極進(jìn)行加熱升溫，加熱升溫結(jié)束后冷卻，即完成熔融碳酸鹽燃料電池電解質(zhì)添加。

進(jìn)一步地，步驟一中電解質(zhì)采用Li₂CO₃和K₂CO₃的混合物，且Li₂CO₃和K₂CO₃之間的摩爾比為31:19。

進(jìn)一步地，步驟一中電解質(zhì)與水和乙醇的質(zhì)量比為1:(1-2):(1.5-2)。

進(jìn)一步地，步驟一中攪拌時(shí)間為1.5-2h。

進(jìn)一步地，步驟二中計(jì)算電極內(nèi)部電解質(zhì)的理論需求質(zhì)量的公式為：

其中，m_{電解質(zhì)}表示電極內(nèi)部電解質(zhì)的理論需求質(zhì)量，ρ_{電解質(zhì)}表示電解質(zhì)的密度，V_孔隙表示電極孔隙體積，V_電極表示電極的體積，m_電極表示電極的質(zhì)量，ρ_鎳表示金屬鎳的密度。

進(jìn)一步地，步驟四中烘干條件具體為：溫度30℃，通風(fēng)。