[发明专利]一种固体氧化物燃料电池阴极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池阴极的制备方法，尤其是涉及一种固体氧化物燃料电池阴极的制备方法。

背景技术

面对当今社会的环境和能源压力，人们会更加关注节能减排的重要性，因此采用新的技术来解决人类所面临的问题，已经成为世界各国政府的共识，固体氧化物燃料电池在一定程度上能够解决人类所面临的困惑，因此固体氧化物燃料电池技术目前备受关注，固体氧化物燃料电池由于其是一种将化学能直接转化成电能的全固态电化学发电装置，具有环境友好、能量转换效率高和燃料适应广泛等优点，在此背景下人们开发的新型能源转化技术，因此，对固体氧化物燃料电池的研究和探索，对人类的可持续发展具有重要的意义。

固体氧化物燃料电池主要有三部分构成，分别为：阴极、阳极和电解质。在这三部分中，阴极由于具有吸附氧的能力和解离氧的性能，因此它具有非常重要的作用。对阴极的要求是：具有多孔性，从而允许反应气体容易扩散到三相界面，另外表面积大，可以增大催化反应表面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种固体氧化物燃料电池阴极的制备方法，该法具有使用原材料广泛，加工方便、使用温度范围广、耐冲击、强度高，表面积大，气孔率高等特点，广泛适合用于燃料电池的制备，对于固体氧化物燃料电池的广泛应用具有重要的意义。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种固体氧化物燃料电池阴极的制备方法，通过点燃的气体产生的爆炸释放的热能和冲击波，将喷涂原料融化并喷射在阴极零件表面。

所述的喷涂原料喷射的速率是500～800m/s；所述的阴极零件采用的是YSZ材料制成；所述的气体是氧气和乙炔的混合气体；所述的喷涂原料采用的LSM材料，即La0.8Sr0.2MnO3。使得通过此法制备出的电池阴极能够更好的进行工作，表面粗糙度较大，有一定的气孔率。

本发明的有益效果是：由于气体爆炸喷涂在喷涂过程中喷涂的粒子温度很低，发生相变的驱动力较小，固体粒子晶粒不易长大，氧化现象很难发生，另外，在喷涂过程中具有一定的孔隙率，此法的另一个特点为，所制备的涂层表面粗糙度较大，因此，采用此技术制备固体氧化物燃料电池的阴极，具有涂层和基体结合强度高，工件表面温度低，表面粗糙度较大，可以增加催化表面积，有一定的气孔率，使氧容易吸附和解离等优点，因此此法非常适合制备固体氧化物燃料电池的阴极。

具体实施方式

采用气体爆炸喷涂技术制备固体氧化物燃料电池阴极的方法，所述方法按如下步骤进行：将直径为25-45μm的LSM粉末，经由控制装置，使之进入爆炸枪，与氧气(0.05-0.2MPa)和乙炔(0.05-0.15MPa)混合气体进入流管，利用火花塞把气体点燃，发生爆炸，使粉末以500-800m/s速度到达喷距为80-200mm的YSZ基体上。另外，根据所需厚度调整喷嘴的驻留时间，以此获得所需要的阴极。

在固体氧化物燃料电池中，LSM被认为是传统的阴极材料，它具有电导率高，催化活性高，良好的化学稳定性，热膨胀系数较低等优点，在固体氧化物燃料电池领域中广泛应用。

本发明利用气体爆炸喷涂技术制备固体氧化物燃料电池的LSM阴极，通过制定合理的工艺参数，在YSZ电解质上喷涂La0.8Sr0.2MnO3(LSM)阴极材料，使之成为LSM-YSZ-Ni-YSZ结构的单电池，并可根据具体需要选择合适的厚度，利用不同的工艺调整涂层，以达到工业用要求。该方法制备的阴极具有良好的效果。

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明：

实施例1：

将成分为La0.8Sr0.2MnO3(LSM)粒度为30μm的粉体，通过气体爆炸喷涂设备，使之到达喷涂距离为100mmYSZ基板上，使其厚度达到30μm后，冷却之后，即可制成所需要的固体氧化物燃料电池LSM阴极，具体工艺参数如表1所示。

表1气体爆炸喷涂工艺参数

实施例2：

将成分为La0.8Sr0.2MnO3(LSM)粒度为40μm的粉体，通过气体爆炸喷涂设备，使之到达喷涂距离为150mmYSZ基板上，使其厚度达到35μm后，冷却之后，即可制成所需要的固体氧化物燃料电池LSM阴极，具体工艺参数如表2所示。

表2气体爆炸喷涂工艺参数