[發明專利]一體化連接體支撐的電氣共生固體氧化物燃料電池/電池堆反應器的制備方法

在審

• 申請號: 202210581376.0
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114976102A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 高圓;李成新;李長久
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01M8/0273
• 分類號: H01M8/0273;H01M8/0276;H01M8/0282;H01M8/0286;H01M8/10
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 茍冬梅

本發明提供一種一體化連接體支撐的電氣共生固體氧化物燃料電池/電池堆反應器的制備方法，所述方法包括：通過設計并制備不同流道形狀的造孔劑，之后逐層鋪粉，再利用模壓成型的方法，壓制出自密封的一體化連接體坯體結構。并且在連接體坯體上表面多孔區域上利用絲網印刷的方式依次印刷陽極漿料、電解質漿料和陰極漿料，使得陽極覆蓋連接體上表面多孔區域，電解質覆蓋陽極功能層，然后經預燒排膠和焙燒收縮成型，制備得到自密封電池反應器。通過本發明的制備方法，有效的簡化了電池反應器的制造工藝，降低了電池反應器的密封工作量，有利于降低電池的制造成本，促進固體氧化物電池的商業化推廣。

技術領域

本發明涉及固體氧化物燃料電池技術領域，特別涉及一種一體化連接體支撐的電氣共生固體氧化物燃料電池/電池堆反應器的制備方法。

背景技術

電能-增值化學品共生固體氧化物燃料電池(電能-增值化學品共生SOFC)是一種通過電化學反應作用將燃料中所儲存的化學能轉化為電能，并同時產生高價值化學品的一種反應裝置，在轉化過程中會同時發生多種物理化學變化。與傳統固體氧化物燃料電池(SOFC)只發電供能不同，電能- 增值化學品共生SOFC是一種特殊的燃料電池反應器，在發電的同時，還能獲得有價值的化學品。同其他反應器相比，共生SOFC反應器提供了內部重整條件，極化電阻很小，燃料氣體的利用率更高，并且具有電能穩定輸出等一系列特點。因此，近年來對于共生SOFC的電池結構和組成研究日漸活躍，燃料氣選擇更加豐富，使得共生SOFC的研究具有實用價值。

通過構建共生質子導體SOFC，將乙烷在陽極側進行選擇性氧化轉化，而不是完全氧化，不僅可以實現在無CO₂排放條件下的發電，還可以獲得增值化學品乙烯。此外，質子導體電解質相比氧離子導體電解質具有更高的離子電導率，可在中低溫下運行。并且，燃料極沒有水生成，因此，不需要進行燃料循環。

但目前質子導體SOFC共生反應器的研究大部分集中于功能層材料尤其是陽極材料的開發設計上，質子導體SOFC共生反應器的結構和制備方法上的研究卻很少。因此，急需研究人員開發出用于電氣共生的反應器的制備方法。

發明內容

為解決上述相關技術中存在的問題，本申請提供一種可有效簡化反應器制備工藝，提升反應器制備效率的一體化連接體支撐的電氣共生固體氧化物燃料電池/電池堆反應器的制備方法，具體內容如下：

第一方面，本發明提供一種一體化連接體支撐的電氣共生固體氧化物燃料電池反應器的制備方法，所述制備方法包括：

將氧化氣體流道填充體放置于模具底部中間區域，并將第一前驅體粉末鋪放于所述氧化氣體流道填充體的孔洞中，將第二前驅體粉末鋪放于所述模具底部邊緣與所述氧化氣體流道填充體之間，形成第一陶瓷粉末層；其中，所述第一前驅體粉末和所述第二前驅體粉末的鋪放高度與所述氧化氣體流道填充體的高度相同；

進一步地，在所述第一陶瓷粉末層上鋪放第二前驅體粉末形成第二陶瓷粉末層；

進一步地，在所述第二陶瓷粉末層上方的中間區域放置還原氣體流道填充體，并向所述還原氣體流道填充體的孔洞中鋪放第一前驅體粉末，在所述模具的邊緣與所述還原氣體流道填充體之間鋪放第二前驅體粉末；其中，所述第一前驅體粉末和所述第二前驅體粉末的鋪放高度相同，且大于所述還原氣體流道填充體的高度；所述第一前驅體粉末的鋪放面積大于所述第一前驅體粉末和所述第二前驅體粉末鋪放面積的90％；

進一步地，對所述連接體復合粉末體進行壓制，得到連接體坯體；

進一步地，在所述連接體坯體的上表面分別印刷陽極漿料、電解質漿料，并經干燥、固化，形成連接體支撐的固體氧化物燃料電池反應器第一半成品；

進一步地，對所述連接體支撐的固體氧化物燃料電池反應器第一半成品進行預燒和第一焙燒，得到連接體支撐的固體氧化物燃料電池反應器第二半成品；