[发明专利]一种基于阳极的固体燃料电池及其制备方法

说明书

一种基于阳极的固体燃料电池及其制备方法，属于固体燃料电池技术领域。基于阳极的固体燃料电池的制备方法包括：制备阳极；在阳极的表面形成电解质膜，热处理；在热处理后的电解质膜表面布置沟槽模型，涂布阴极，移除沟槽模型，热处理。热处理后的阴极具有多个沟槽，用于释放阴极内部应力，在升温和降温过程中，阴极由于应力减小导致形变减小，从而不会从电解质膜上脱落。改善了在高温热处理中电极由于热膨胀显著大于电解质膜而从电解质膜上脱落的问题。此外本申请还涉及一种基于阳极的固体燃料电池，根据上述基于阳极的固体燃料电池的制备方法制备得到。

技术领域

本申请涉及固体燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种基于阳极的固体燃料电池及其制备方法。

背景技术

固体燃料电池是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。

固体燃料电池一般采用高温热处理的方法制得。由于电极的热膨胀显著大于电解质膜，在电池制备过程中，电极受热膨胀后容易从电解质膜上脱落导致电池成品率较低。

发明内容

本申请提供一种基于阳极的固体燃料电池及其制备方法，改善了在高温热处理中阴极由于热膨胀显著大于电解质膜而从电解质膜上脱落的问题。

本申请第一方面提供一种基于阳极的固体燃料电池的制备方法，其包括：

制备阳极；

在阳极的表面形成电解质膜，热处理；

在热处理后的电解质膜表面布置沟槽模型，涂布阴极，移除沟槽模型，热处理。

在上述技术方案中，由阳极材料制备得到阳极，再基于阳极，在阳极表面形成一层电解质膜，热处理后，使电解质膜凝固，并与阳极连接形成一个整体，在热处理后的电解质膜表面布置沟槽模型，沟槽模型内有许多沟槽，涂布阴极使阴极材料填充到沟槽模型的沟槽中，移除沟槽模型后，阴极形成多个沟槽，阴极上的沟槽能够释放阴极内部应力，在升温和降温过程中，阴极由于应力减小导致形变减小，从而不会从电解质膜上脱落。

在前述第一方面的一些实施例中，基于阳极的固体燃料电池的制备方法包括：

制备阳极；

在阳极的表面形成电解质膜，在电解质膜远离阳极的一面形成微孔电解质膜，热处理；

在热处理后的微孔电解质膜表面布置沟槽模型，涂布阴极，移除沟槽模型，热处理。

本实施例中，为了防止阴极具有沟槽后，阴极与电解质膜的接触面积减小，与电解质膜的结合力减小。在阴极和电解质膜之间涂覆微孔电解质膜后，微孔电解质膜通过渗入到阴极的沟槽内，增大与阴极的接触面积，提高电解质膜与阴极的结合力。

在前述第一方面的一些实施例中，微孔电解质膜的原料包括稀土掺杂的氧化锆。

本实施例中，氧化锆(化学式ZrO₂)能够在接受外来阳离子的同时保持其萤石结构，并且稀土掺杂的ZrO₂固溶体比无掺杂的ZrO₂普遍表现出有更好的电气电导率，有利于用作制备微孔电解质膜的原料。

在前述第一方面的一些实施例中，电解质膜的原料包括稀土掺杂的氧化锆。

本实施例中，氧化锆能够在接受外来阳离子的同时保持其萤石结构，并且稀土掺杂的ZrO₂固溶体比无掺杂的ZrO₂普遍表现出有更好的电气电导率，有利于用作制备电解质膜的原料。

在前述第一方面的一些实施例中，阳极的原料包括含镍的金属陶瓷。

本实施例中，镍(Ni)在相对较高的工作温度中具有很强的催化活性，含镍的金属陶瓷阳极具有催化作用，能够吸附燃料气体，加快电极反应。