[发明专利]一种制备固体氧化物燃料电池阳极基板的方法及模具

摘要

本发明属于固体氧化物燃料电池领域，涉及一种制备固体氧化物燃料电池多孔阳极基板的方法和模具。本发明的工艺流程为：初次配料、初次球磨、二次配料、二次球磨、注模、加热胶凝、脱模、干燥、焙烧和烧结。与现有的水基注凝成型方法相比，本发明利用氧化亚镍的自引发特性，并采用两步球磨工艺，无需单独加入引发剂，也无需进行除气泡处理，简化了操作，降低了成本，提高了胶凝均匀性。与现有的模具相比，本发明设计的模具可适合粘度更高、固相含量更高的料浆，并可有效降低料浆中固相的重力沉降程度，提高凝胶均匀性。与现有的制备固体氧化物燃料电池阳极基板的流延法相比，本发明具有设备廉价、能耗小、环境污染小等优点。

主权项

1、一种制备固体氧化物燃料电池阳极基板的方法，其特征在于，利用氧化亚镍在料浆体系中的自引发特性，无需单独加入引发剂，包括以下步骤：(1)称取掺杂氧化锆粉体、有机单体、交联剂、水、分散剂、悬浮剂和增塑剂；掺杂氧化锆为稀土氧化物掺杂二氧化锆，其粒径为0.1～10.0μm，有机单体是丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，交联剂是N，N-亚甲基双丙烯酰胺，水为自来水、纯净水、去离子水或蒸馏水，分散剂是聚丙烯酸铵、聚甲基丙烯酸铵或柠檬酸铵，悬浮剂是阿拉伯树胶，增塑剂是聚乙二醇；掺杂氧化锆的重量应根据所需制备的基板尺寸来确定，一般每制备1cm3体积的最终阳极基板，需加入1.2～2.2g，有机单体、水、分散剂、悬浮剂和增塑剂的重量分别是掺杂氧化锆重量的10.0～30.0％、55.0～200.0％、0.0～7.0％、0.0～1.3％和0.0～3.0％，交联剂的重量是有机单体重量的1/10～1/30；(2)将上述物料放入带有磨球的球磨罐中，磨球重量为上述物料总重量的70～250％，以500～1100rpm的转速，球磨8～48h，形成初次料浆；(3)称取氧化亚镍粉体、分散剂和增塑剂；氧化亚镍的粒径为0.1～10.0μm，分散剂为聚丙烯酸铵、聚甲基丙烯酸铵或柠檬酸铵，增塑剂为聚乙二醇；氧化亚镍的重量为上述步骤(1)中掺杂氧化锆重量的100～160％，分散剂、增塑剂的重量分别为氧化亚镍重量的0.0～7.0％和0.0～3.0％；(4)将步骤(3)称取的物料，加入步骤(2)获得的初次料浆中，采用步骤(2)的球磨罐和磨球，以400～850rpm的转速，球磨0.5～6.0h，形成二次料浆；(5)将上述二次料浆，注入专用模具中，然后密封专用模具的排气口，或者将专用模具置于氮气或惰性气体气氛中，在40～80℃下加热0.5～8h，使模具内的二次料浆充分胶凝，形成基板湿凝胶；(6)将上述专用模具除去密封，或从氮气、惰性气氛中取出，然后取出模具内的基板湿凝胶；(7)将上述基板湿凝胶置于两块表面平整的石膏板之间，在静止或流动空气中，不超过80℃的温度下，进行干燥处理，形成基板干凝胶。(8)将上述基板干凝胶置于两块表面平整的陶瓷板之间，进行300～450℃×0.5～10h的脱除有机物焙烧，和1100～1350℃×0.5～10h的烧结，形成固体氧化物燃料电池多孔阳极基板。