[發明專利]一種熔融碳酸鹽燃料電池隔膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110476323.8
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113224340B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 程健;張瑞云;許世森;盧成壯;楊冠軍;白發琪
• 申請（專利權）人: 華能國際電力股份有限公司;中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: H01M8/0228
• 分類號: H01M8/0228;H01M8/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

本發明提供的一種熔融碳酸鹽燃料電池電解質隔膜及其制備方法，包括以下步驟，將多張MCFC隔膜素胚均分為若干組；將每組中的多張MCFC隔膜素胚進行切割，得到尺寸相同的MCFC隔膜素胚片；將每組中的多張MCFC隔膜素胚片進行整齊疊放，得到MCFC隔膜素胚堆；將每個MCFC隔膜素胚堆進行熱壓，得到成型后的MCFC隔膜素胚堆；將若干組成型后的MCFC隔膜素胚堆進行整齊疊放，得到匹配好的MCFC隔膜素胚堆；匹配好的MCFC隔膜素胚堆的各個測量點的厚度值小于等于0.2mm；將匹配好的MCFC隔膜素胚堆進行熱壓、干燥，得到MCFC隔膜，MCFC隔膜的重量損失率為1～3％；本發明保證了隔膜的平整性和絕緣性能，大大提高了MCFC電池堆的組裝性能和放電性能。

技術領域

本發明屬于發電技術領域，尤其涉及一種熔融碳酸鹽燃料電池隔膜及其制備方法。

背景技術

熔融碳酸鹽燃料電池((Molten Carbonate Fuel Cell,MCFC)是一種工作于650℃的高溫燃料電池，具有不需要貴金屬作催化劑、燃料來源廣、噪音低、污染物基本達到近零排放、發電效率高、可實現熱電聯供等優點，適合于百千瓦級至兆瓦級分布式電站或固定電站，具有良好的發展前景。

熔融碳酸鹽燃料電池工作在650℃下，MCFC的結構可以分為陰極、電解質以及陽極三部分。MCFC的電解質體系由多孔的隔膜載體和碳酸鹽構成，熔融的碳酸鹽電解質依靠毛細作用力全部充滿電解質隔膜的孔隙，碳酸鹽電解質被固定在隔膜載體內形成電解質層。MCFC的核心部分是電解質隔膜，浸入電解質的隔膜起到阻隔電子與兩極反應氣體、導通離子的作用。MCFC隔膜的制備方法通常是將LiAlO₂與溶劑及其它功能性組分混合配置成穩定均勻的漿料，然后用流延或帶鑄的方法將制備的漿料做成隔膜。無論用有機溶劑還是水為溶劑制備的隔膜漿料，經過流延或帶鑄法制備的隔膜需要經過一定的干燥時間揮發膜中的溶劑成分成為隔膜素胚，多張隔膜素胚經過熱壓成為一張比較致密的隔膜。

隔膜素胚流延制備過程中存在一定的厚度誤差，多張隔膜素胚熱壓過程中也存在一定的誤差，熱壓成型隔膜內仍然后保持一定的溶劑，這些因素都會對組裝的MCFC性能產生影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熔融碳酸鹽燃料電池電解質隔膜及其制備方法，解決了現有的熔融碳酸鹽燃料電池電解質隔膜制備過程中其厚度存在誤差的缺陷；本發明根據碳酸鹽電解質隔膜的特性，提出了一種熔融碳酸鹽燃料電池電解質隔膜質量的控制方法，通過一系列的制備過程控制和測試方法將熔融碳酸鹽燃料電池隔膜的質量控制在一定水平，保證熔融碳酸鹽燃料電池組裝過程中的質量控制，并進一步保證熔融碳酸鹽燃料電池的組裝性能。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明提供的一種熔融碳酸鹽燃料電池電解質隔膜質量的控制方法，包括以下步驟，

步驟1，將多張MCFC隔膜素胚均分為若干組；將每組中的多張MCFC隔膜素胚進行切割，得到尺寸相同的MCFC隔膜素胚片；將每組中的多張MCFC隔膜素胚片進行整齊疊放，得到MCFC隔膜素胚堆；

步驟2，將每個MCFC隔膜素胚堆進行熱壓，得到成型后的MCFC隔膜素胚堆；

步驟3，將若干組成型后的MCFC隔膜素胚堆進行整齊疊放，得到匹配好的MCFC隔膜素胚堆，其中，匹配好的MCFC隔膜素胚堆的各個測量點的厚度值小于等于0.2mm；

步驟4，將匹配好的MCFC隔膜素胚堆進行熱壓，得到熱壓后的MCFC隔膜素胚堆；

步驟5，將熱壓后的MCFC隔膜素胚堆進行干燥，得到MCFC隔膜，MCFC隔膜的重量損失率為1～3％。

優選地，步驟1中，將每組中的多張MCFC隔膜素胚片進行整齊疊放，得到MCFC隔膜素胚堆，具體方法是：

在每張MCFC隔膜素胚片上任選多個測量點測量厚度；