阳极支撑的固体氧化物燃料电池的制备方法

摘要

一种阳极支撑的固体氧化物燃料电池(SOFC)的制备方法。采用凝胶注模工艺制备多孔阳极基体，旋转涂覆工艺制备致密的电解质薄膜，浆料涂覆工艺制备电池的阴极。阳极支撑体采用凝胶注模工艺制备与现有的技术相比，该工艺制备简单，易于工业化生产，浆料原位凝固，使坯体中的颗粒保持均匀分散，成型坯体的强度很高且坯体内有机物含量较低，成型用的模具可以用金属、玻璃，使用后的模具较易清洗；可以成型异型件，采用该工艺制备的NiO/YSZ阳极支撑的SOFC单电池，900℃的最大输出功率密度达到1.06W/cm²。

主权项

1.阳极支撑的固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于采用凝胶注模工艺制备，步骤如下：(1)将固体氧化物的电子导电材料和氧离子导电材料按50∶50～65∶35的质量比加入含有单体丙烯酰胺、交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、分散剂聚甲基丙烯酸铵水溶液和十二烷基磺酸钠或者聚乙烯吡咯烷酮的预混液中，同时加入占固体氧化物重量比为5％～15％的石墨造孔剂，得到固相体积分数为45％～55％的混合物；(2)然后将混合物倒入球磨罐中球磨20～40h，得到分散均匀的浆料；(3)所得浆料出磨后加入引发剂过硫酸铵水溶液，质量分数为2～5％，和催化剂N，N，N’，N’-四甲基乙二胺水溶液，质量分数为2～5％；(4)上述浆料注入模具，30～60分钟后脱模，脱模后根据阳极基体所需尺寸裁剪即得到阳极生坯，在40℃～80℃温度下干燥；(5)采用旋转涂覆工艺在阳极生坯的一侧涂覆电解质氧化锆或者钆掺杂的氧化铈的悬浮液，悬浮液的质量分数为5～20wt％，悬浮液分散介质为低分子量的醇，干燥后将阳极与电解质双层生坯在1300℃～1400℃温度下共烧；(6)在电解质的另一侧采用浆料涂覆工艺制备单电池的复合阴极，干燥后在1100～1200℃下烧结1～3h。