[发明专利]3D打印制备无连接体电解质支撑固体氧化物燃料电池堆的方法

权利要求书

1.一种3D打印制备无连接体电解质支撑固体氧化物燃料电池堆的方法，其特征在于：以电解质陶瓷粉体与光敏树脂的混合浆料为原料，利用3D打印制备立体通道蜂窝型电解质支撑基体；采用浸渍法，在立体通道蜂窝型电解质支撑基体上分别沉积阳极层、阴极层，得到电解质支撑固体氧化物燃料电池，按照阴极-阳极-阴极的方式有效接触对接密封，串联后形成无连接体电解质支撑固体氧化物燃料电池堆；

无连接体电解质支撑固体氧化物燃料电池堆由多块电解质支撑固体氧化物燃料电池按照阴极-阳极-阴极的方式有效接触对接密封串联形成；每块电池包括相互平行排列的多组陶瓷微管（9），陶瓷微管（9）内形成管内流体通道（6），每组陶瓷微管（9）均设置在各自的陶瓷肋板（8）上，每组陶瓷微管（9）包含陶瓷微管管口呈直线排列的多个陶瓷微管（9），平行排列的多组陶瓷微管（9）之间彼此分离，形成管间流体通道（5）；陶瓷微管（9）上、下两端均由陶瓷管板（10）将陶瓷微管（9）固定连接成束，端面为蜂窝状，两块陶瓷管板（10）的两侧由两块陶瓷支撑板（7）连接，陶瓷支撑板（7）与陶瓷管板（10）垂直，陶瓷管板（10）、陶瓷支撑板（7）、陶瓷微管（9）与陶瓷肋板（8）均由3D打印一体化成型；

管间流体通道（5）与管内流体通道（6）为直通道或S型曲折通道；

立体通道蜂窝型电解质支撑基体上分别沉积阳极层、阴极层时，存在两种浸渍方式，采用浸渍方式Ⅰ或浸渍方式Ⅱ进行浸渍：

浸渍方式Ⅰ：在管内流体通道（6）和陶瓷微管（9）上端管口所在的陶瓷管板（10）外表面ABCD浸渍阳极层，在管间流体通道（5）和陶瓷微管（9）下端管口所在的陶瓷管板（10）所有表面上浸渍阴极层；或者在管内流体通道（6）和陶瓷微管（9）上端管口所在的陶瓷管板（10）外表面ABCD浸渍阳极层，在管间流体通道（5）、陶瓷微管（9）下端管口所在的陶瓷管板（10）所有表面和陶瓷肋板（8）上浸渍阴极层；

浸渍方式Ⅱ：在管内流体通道（6）和陶瓷微管（9）上端管口所在的陶瓷管板（10）外表面ABCD浸渍阴极层，在管间流体通道（5）和陶瓷微管（9）下端管口所在的陶瓷管板（10）所有表面上浸渍阳极层；或者在管内流体通道（6）和陶瓷微管（9）上端管口所在的陶瓷管板（10）外表面ABCD浸渍阴极层，在管间流体通道（5）、陶瓷微管（9）下端管口所在的陶瓷管板（10）所有表面和陶瓷肋板（8）上浸渍阳极层；

浸渍过程中管内流体通道（6）内留有一段空白区，防止阴阳两极接触发生短路；浸渍方式为Ⅰ时，该空白区不浸渍阳极层；浸渍方式为Ⅱ时，该空白区不浸渍阴极层；

无连接体电解质支撑固体氧化物燃料电池堆的形成方式为一块电解质支撑固体氧化物燃料电池的陶瓷微管（9）上端管口所在的陶瓷管板（10）外表面ABCD与另一块电解质支撑固体氧化物燃料电池的陶瓷微管（9）下端管口所在的陶瓷管板（10）外表面A’B’C’D’有效接触对接密封，按照阴极-阳极-阴极的方式，形成无连接体电解质支撑固体氧化物燃料电池堆。

2.根据权利要求1所述的3D打印制备无连接体电解质支撑固体氧化物燃料电池堆的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将电解质陶瓷粉体与光敏树脂混合浆料作为原料，使用3D绘图软件设计电池堆几何构型，通过3D打印软件切片分层，利用3D打印机分层打印，一步成型制备立体通道蜂窝型电解质支撑基体素胚；

（2）素胚经脱脂、烧结获得立体通道蜂窝型电解质支撑基体；

（3）采用浸渍法，在立体通道蜂窝型电解质支撑基体上分别沉积阳极层、阴极层，得到电解质支撑固体氧化物燃料电池；

（4）将多块电解质支撑固体氧化物燃料电池按照阴极-阳极-阴极的方式有效接触对接密封，实现多块电解质支撑固体氧化物燃料电池串联，形成无连接体电解质支撑固体氧化物燃料电池堆。

3.根据权利要求2所述的3D打印制备无连接体电解质支撑固体氧化物燃料电池堆的方法，其特征在于：所述的电解质陶瓷粉体与光敏树脂的质量百分比为70:21-30。