[发明专利]一种固体氧化物燃料电池的制备方法

摘要

一种固体氧化物燃料电池的制备方法，包括阳极、阴极、连接体、以及位于阳极和阴极之间的氧化物电解质，阴极和连接体之间设有阴极接触材料，所述阳极和阴极均为疏松多孔状，氧化物电解质为致密氧离子传导层；氧化物电解质为用金属氧化物粉体制备，阴极接触材料为LaCo0.6Ni0.4O3‑δ，所述连接体为铁素体不锈钢。采用本发明制备的固体氧化物燃料电池，避免了中、低温燃料电池的酸碱电解质或熔盐电解质的腐蚀及封接问题，采用本发明中的材料作电解质、阴极和阳极、连接体和阴极接触材料，具有全固态结构，能提供高质余热，实现热电联产，燃料利用率高，是一种清洁高效的能源系统，加快了电池的反应进行，还可以实现多种碳氢燃料气体的内部还原，简化了电池结构。

主权项

一种固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，固体氧化物燃料电池包括阳极、阴极、连接体、以及位于所述阳极和阴极之间的氧化物电解质，所述阴极和连接体之间设有阴极接触材料，所述阳极和阴极均为疏松多孔状，所述氧化物电解质为致密氧离子传导层；所述氧化物电解质为用金属氧化物粉体制备，电解质层厚度为3μm‑30μm；氧化物电解质包括下列重量配比的原料，粉体∶溶剂∶分散剂∶粘结剂∶增塑剂为4～12∶50∶0.2～1∶2～3∶1～5，将上述配制的浆料采用喷雾器以氮气为载气进行喷雾，再加热到温度为40℃‑80℃并保持在该温度形成氧化物电解质；所述粉体为钇稳定氧化锆或氧化铈或铈酸钡，所述溶剂为乙醇，或甲苯和丁酮，或乙醇和水，所述分散剂为三乙醇胺或鱼油或柠檬酸，所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛或甲基纤维素或聚乙烯醇，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁脂和聚乙二醇；所述阴极接触材料为LaCo0.6Ni0.4O3‑δ，阴极接触材料按以下步骤制备：S11：将聚乙烯醇加入蒸馏水中，聚乙烯醇与蒸馏水的质量比为10:90，将盛溶液的烧杯封口，防止水分的蒸发；S12：将油浴温度调至65℃，在此温度下搅拌2h，使其充分溶胀，之后将油浴温度调升至90℃，搅拌至聚乙烯醇的水溶液完全澄清，得到质量分数为8％的聚乙烯醇水溶液；S13：按化学计量比称量好的La(NO3)3·6H2O,Co(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O的晶体依次加入到S12中得到的溶液中，并将油浴温度调节至90℃，不在将烧杯口封住，搅拌15h，使溶液充分混合，并蒸发水分，得到均匀粘稠的棕褐色溶液，溶液中的各组分离子分布均匀；S14：再将棕褐色溶液放入100℃烘箱中烘干36h，得到蓬松的棕色固态前驱体，将棕色的前驱体捣成粉末状，将其分别在850℃和1350℃下煅烧4.2h，得到粉末球，并将煅烧后的粉末球磨32h，球磨珠有两种尺寸，直径分别为10mm及5mm，粉体与球磨珠的质量比为1:1.5:1.5，无水乙醇作为球磨时的分散剂；S15：将球磨后的浆液烘干研磨，得到最终的阴极接触材料的粉末；所述连接体为铁素体不锈钢，连接体按以下步骤制备：S21：将铁素体不锈钢钢片线切割成直径为25mm的圆形钢片，其厚度为0.8mm；S22：对钢片进行打磨，使钢片表面均匀光滑干净；S23：将钢片分别在160目，420目，620目，850目，1050目以及1260目氧化铝砂纸上依次打磨，并用蒸馏水清洗打磨完后的钢片并烘干，得到光滑干燥的连接体；所述阳极按以下步骤制备：制备作为支撑体的阳极层，此阳极层厚度为100～500μm，阳极层含有氧化镍、镍粉、以及由8mol％氧化钇稳定的氧化锆，所述氧化镍、镍粉和氧化锆混合的质量比例范围为1∶0.9～1.1∶0.6～1.3；裁剪上述的阳极层，并将裁剪后的阳极层置于等尺寸的基板上形成阳极。