[发明专利]一种燃料电池用锆基陶瓷电解质膜的低温制备方法

摘要

本发明提出一种燃料电池用锆基陶瓷电解质膜的低温制备方法，将原料按比例混合的锆源前驱体制备为浆体状，将陶瓷浆体通过压制成型形成尖锥阵列状，进行铜离子和锌离子掺杂后通过微波等离子体进行烧结，烧结时间为0.5‑1h后得到电解质膜。本发明通过微波电离气体产生等离子体，在微尖聚集形成尖端放电效应，使陶瓷膜迅速升温，掺杂的铜离子和锌离子可以有效降低其烧结温度，同时通过加入的硼烷气体裂解使表面致密化，从而在低温下获得均匀致密的陶瓷电解质膜，进而解决了传统锆基陶瓷电解质膜在低温条件下烧结致密度低，烧结时间长的缺点。进一步，本发明对于降低锆基陶瓷电解质的烧结温度和烧结时间、提高致密度具有十分重要的实际意义。

主权项

1.一种燃料电池用锆基陶瓷电解质膜的低温制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：（1）称取10‑50质量份锆源粉体和0.1‑0.5质量份分散剂，均匀混合，再与30‑45质量份的溶剂通过高能球磨机球磨均质化，得到锆源前驱体浆料；（2）将所述锆源前驱体浆料通过等静压力设备压制成尖锥阵列状，所述尖锥高为20‑30μm，锥间间隔为10‑20μm， 压制成型后，置于80‑120℃的干燥环境中，静置10‑30小时，待溶剂自然挥发后，得到预制电解质膜；（3）将所述预制电解质膜静置于烧结助剂的溶液中，8‑16小时后使烧结助剂以离子形式进入所述电解质膜中，再将助剂改性后的电解质膜置于高温箱式炉中，以2‑5℃/min速率升温，分别在280‑320℃保温预烧，8‑20小时后，得到预烧电解质膜；（4）将所述预烧电解质膜置于真空腔室中，采用微波等离子烧结处理，烧结使用的气体源为氢气：硼烷的混合气体，其中氢气和硼烷的比例为500:1‑5，烧结时间为30min‑1h，得到表面致密均匀的陶瓷电解质膜。