具有阳极阵列式孔洞结构之燃料电池膜电极组的制备方法

摘要

明系关于一种阳极经阵列式孔洞处理而具高导电率及低燃料气体阻抗的平板型固态氧化物燃料电池的制备方法，其系包括藉由刮刀成型制程制作阳极薄带生胚，之后于外侧之一或复数个阳极薄带生胚上制作阵列(Array)式孔洞结构，再经烧结程序制成阳极基板，对阳极面实施精准的研磨以除去乏镍层的程序，完成单元电池制作，其阳极阵列造孔程序可提供阳极侧良好的燃料气体传导效果，使固态氧化物燃料电池具有高导电率及低燃料气体阻抗的性质，且能有效提升固态氧化物燃料电池单元电池性能。

主权项

一种具有阳极阵列式孔洞结构之燃料电池膜电极组之制备方法，其至少包括以下步骤： 步骤a：利用刮刀成型技术制备固态氧化物燃料电池之阳极生胚； 步骤b：于该步骤a所得之外侧一或复数个阳极生胚薄带上制作特定孔径之孔洞，将该些具有阵列式孔洞之阳极生胚薄带与无造孔之阳极生胚薄带叠压，成为复数个叠层层数，经由热层合与水均压程序制作成阳极支撑基板，总体厚度介于300~800μm，于温度约1250°C，进行约4小时之预烧结，煅烧温度升/降速率约为3°C/min，制成第一阶段的固态氧化物燃料电池阳极支撑基板，其中该些阳极生胚薄带层数可由一阵列式孔洞阳极生肧薄带与一或复数个无孔洞阳极生胚薄带叠置而成； 步骤c：将该步骤b所得之该阳极支撑基板，先以粗粒砂纸研磨，再以细粒砂纸研磨，研磨后再进行刨光，再于平整的阳极面上建构薄膜电解质层，以形成一阳极/电解质复合基材； 步骤d：将该步骤c所得之该阳极/电解质复合基材经高温烧结制得一半电池基板，在约1400°C执行约6小时的煅烧程序，煅烧温度升/降速率约为3°C/min，并以扫描电子显微镜及/或气体泄漏仪检定其结果，以确认该电解质层之致密度；若达完全致密，可执行以下e步骤，若尚有开放性孔洞，可以利用镀膜研制程序修补，或调整烧结条件，于1200°C至1400°C之温度间，进行约6小时之烧结，直到达成完全致密电解质层之目标； 步骤e：将该步骤d所得之该半电池以网版印刷制程将阴极材料建构于电解质层上，并在约1200°C执行约3小时之煅烧程序，以完成一膜电极组之制作，煅烧温度升/降速率为约3°C/min； 步骤f：在该步骤e所得之该膜电极组的阳极面表面，先以粗粒砂纸研磨，再以细粒砂纸研磨，研磨后再进行刨光，研磨刨光后即完成单元电池制备；以及 步骤g：对该步骤f所得之已完成的该单元电池执行电性运转测试与电功率密度量测，以监定该单元电池之特性； 其中该步骤b系包括于该些阳极生胚表面一侧制造特定孔径之孔洞，并将孔洞以交错方式分别制作于该些阳极薄带生胚上，以减少单一阳极生胚所受之应力。