[发明专利]横截面为花瓣型的中空纤维固体氧化物燃料电池的制备方法

说明书

本发明属于固体氧化物电解池技术领域，具体涉及一种横截面为花瓣型的中空纤维固体氧化物燃料电池的制备方法。该方法包括制备聚合物溶液、制备陶瓷‑聚合物铸膜液、制备横截面为花瓣型的中空纤维支撑体胚体、制备横截面为花瓣型的中空纤维支撑体、制备横截面为花瓣型的中空纤维固体氧化物燃料电池。本发明的中空纤维固体氧化物燃料电池的支撑体外表面不再是光滑的圆弧，而是均匀高低起伏的曲面。这种新型中空纤维电解质膜支撑体在一定程度上增大了中空纤维固体氧化物燃料电池的面积，提高了输出功率，促进了表面反应，节约了成本。

技术领域

本发明属于固体氧化物电解池技术领域，具体涉及一种横截面为花瓣型的中空纤维固体氧化物燃料电池的制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池是一种将化学能转化为电能的中高温能量转换装置，按装置形状为平板式、管式、微管式，按支撑体类型分为阳极支撑型、阴极支撑型和电解质支撑型。微管式固体氧化物燃料电池具有易密封、高长径比等特点，同时其制备方法是挤出成型法、相转化纺丝法，大大提升了固体氧化物燃料电池的表面积。

中国专利CN201608235U公开了一种微管状陶瓷膜燃料单电池堆，包括数个微管状陶瓷膜燃料单电池及各电池之间的金属电连接装置，但是该装置用中心导电棒固定单电池，降低了传质效率，进而减低了电池输出性能；中国专利CN103349918A公开了制备蜂窝型无机膜的方法，如果将其做成燃料电池支撑体，传质阻力相对较高，但膜的有效面积反而降低；中国专利CN101733048A公开一种用于气相氧化反应的中空纤维膜反应器及其制备和应用，该中空纤维膜反应器的相对表面积较低；中国专利CN106316359A公开一种利用净水污泥制备陶瓷膜支撑体的方法及制备的陶瓷膜支撑体，该专利得到的陶瓷膜支撑体难以用来做固体氧化物燃料电池；中国专利CN1676198A公开一种用于空分制氧的陶瓷中空纤维膜反应器及其制法和应用，该专利中较高的传质阻力使其难以用来作为阳极或阴极支撑体。陶瓷膜反应器技术研究已成为目前国内外材料、化工领域重点研究的方向之一。

目前实验室研究中采用的片式或板式陶瓷膜在实际生产应用中存在膜表面积与体积比太小、膜厚度相对较厚的问题，因而导致表面反应的交换面积相对较低，分离效率较低。相对比而言，人们开发的相转化-烧结技术制备的中空纤维陶瓷膜，可以在相同的强度要求条件下达到降低膜厚度，增大膜面积的优点；同时，比传统管式陶瓷膜用料更少，比表面积更大；具有很高的膜面积/体积比，为降低陶瓷膜成本，实现工业化提供了新的方向。如X.Tan,et al,Preparation of LSCF ceramic hollow fibre membranes for oxygenproduction by a phase-inversion/sintering technique,Ind.Eng.Chem.Res.,2005,44,61；S.Liu,et al,Oxygen selective ceramic hollow fibre membranes,J.Member.Sci.,2005,246,103。

上述专利制备的支撑体厚度大、外表面积小，效率低。因此，亟需研发一种外表面积大，效率高的中空纤维固体氧化物燃料电池的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种横截面为花瓣型的中空纤维固体氧化物燃料电池的制备方法，制备得到的中空纤维固体氧化物燃料电池成本低、外表面积大，效率高。

本发明所述的横截面为花瓣型的中空纤维固体氧化物燃料电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备聚合物溶液

将有机聚合物、添加剂A、添加剂B溶解在有机溶剂中，得到聚合物溶液；

(2)制备陶瓷-聚合物铸膜液

将陶瓷粉体加入到步骤(1)得到的聚合物溶液中，搅拌均匀，形成陶瓷-聚合物铸膜液；

(3)制备横截面为花瓣型的中空纤维阳极支撑体胚体或阴极支撑体胚体