[發明專利]一種固體氧化物燃料電池/電解池連接體的制備方法

有效

• 申請號: 202110594308.3
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113328113B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 劉敏;董東東;宋琛;劉太楷;文魁;周克崧;馬文有;鄧春明
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院新材料研究所
• 主分類號: H01M8/0245
• 分類號: H01M8/0245;H01M8/0258;H01M8/0263;H01M8/0247;H01M8/1231;C25B9/65
• 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: 覃蛟

本發明公開了一種固體氧化物燃料電池/電解池連接體的制備方法，屬于燃料電池/電解池技術領域。其包括：對固體氧化物燃料電池/電解池連接體進行設計并建模；對連接體本體的模型進行位置擺放、格式轉換、缺陷修復及切片處理；采用增材制造的方法制備連接體本體；對連接體本體進行后處理；采用噴涂或鍍膜的方法制備防護涂層。采用增材制造方法制備連接體本體，可實現連接體本體復雜結構的精細化制備。本發明可實現高質量連接體的可控制備，顯著提高連接體的一致性，有利于提升燃料電池/電解池堆的穩定性和使用壽命。同時，本發明涉及的制備方法周期短、成本低，對燃料電池/電解池的推廣和應用具有較強的現實意義。

技術領域

本發明涉及燃料電池/電解池技術領域，具體而言，涉及一種固體氧化物燃料電池/電解池連接體的制備方法。

背景技術

固體氧化物燃料電池(SOFC)是燃料電池的一種，它通過化學反應將燃料中的化學能直接轉化為電能的全固態發電裝置，其主要由陽極層、電解質層和陰極層3部分組成。與傳統熱機發電技術相比，SOFCs最大特點是發電過程不涉及燃燒，故其能量轉換效率不受卡諾循環限制。一次電效率可達50％-60％，與汽輪機聯動后，能量轉化效率可達80％以上。同時，SOFC對環境友好，發電過程中產生的污染物排放量低，甚至可以實現零污染。此外，SOFC還具有燃料適用范圍廣、長期穩定性高、不須用貴金屬作催化劑等優點。因此，SOFC是實現高效環保發電最具應用前景的燃料電池之一。

SOFC連接體具有兩個主要作用：一是把單電池連接起來，提高輸出電壓、電流和功率；二是將陽極側的燃料氣和陰極側的氧化氣隔離開來。與傳統陶瓷連接體相比，金屬連接體具有高電導率/熱導率，容易加工成復雜形狀，制造成本低，力學性能優良等優點，十分適合用作中低溫SOFC連接體材料。傳統連接體制備方法采用粉末冶金，沖壓成型或精加工等工藝，易翹曲變形或難以實現復雜結構的精細化制備。

此外，即便在中低溫下工作的SOFC，金屬材料的氧化依然無法避免。為了提高金屬耐高溫氧化性能，通常往金屬基體中添加Cr元素。然而Cr在高溫氧化后會增大電池內阻，并將揮發毒化陰極，導致SOFC性能退化。因此，需在金屬連接體表面涂覆防護涂層，以抑制金屬連接體的氧化，降低連接體與SOFC電極之間的界面電阻，并隔絕Cr向陰極表面的揮發、沉積與毒化，保持SOFC性能的穩定性。

固體氧化物電解池(SOEC)是固體氧化物燃料電池/電解池的逆運行裝置，具有與后者相同的結構形式，可用于高溫電解水制取氫氣、電解二氧化碳制取一氧化碳，因此固體氧化物電解池連接體與固體氧化物燃料電池連接體存在類似的問題。

鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的在于提供一種固體氧化物燃料電池/電解池連接體的制備方法以實現高質量連接體的可控制備，顯著提高連接體的一致性，有利于提升燃料電池/電解池堆的穩定性和使用壽命。

本申請可這樣實現：

本申請提供的固體氧化物燃料電池/電解池連接體的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：對固體氧化物燃料電池/電解池連接體進行結構功能一體化設計并建模；

步驟2：對固體氧化物燃料電池/電解池連接體的連接體本體的模型進行以下處理：位置擺放、格式轉換、缺陷修復以及切片處理；

步驟3：采用增材制造的方法按連接體本體的模型制備連接體本體；

步驟4：對增材制造得到的連接體本體進行后處理；

步驟5：采用噴涂或鍍膜的方法在后處理過的連接體本體的表面制備防護涂層。

在可選的實施方式中，步驟1中，固體氧化物燃料電池/電解池連接體的結構功能一體化設計包括連接體本體設計以及防護涂層設計。

在可選的實施方式中，連接體本體的設計包括連接體本體的結構、尺寸、材料以及表面狀態設計。