[发明专利]一种制备硫-氧固体氧化物燃料电池电池片的方法

说明书

技术领域：

本发明属于固体氧化物燃料电池领域，具体涉及一种制备硫-氧固体氧化物燃料电池电池片的方法。

背景技术：

在固体氧化物燃料电池中，电解质基片是重要的构件，其主要功能是传导氧离子。电池工作时，固体电解质基片需要将供给燃料气体和氧化气体的两气体室严格分隔开，因而固体电解质基片必须具备良好的气密性，要求其基片密度达到理论密度的95％以上。

固体氧化物燃料电池通常采用YSZ(Y₂O₃稳定的ZrO₂，Y₂O₃的摩尔百分比为8％)粉体或SDC(Sm_0.2Ce_0.8O_1.9)粉体为电解质材料，电解质基片通常采用压片成型或流延成型的方法，成型后一般都要通过1300-1500℃焙烧使电解质基片达到致密化要求。

专利ZL200510022638.6和ZL200810022107.0提出了以硫磺为原料，以三氧化硫为电池产物的硫-氧固体氧化物燃料电池，该电池可作为硫酸工业化生产的合成器，实现硫酸生产、化学发电和环境保护三位一体的结合。进一步采用创新性的生产工艺增强硫-氧固体氧化物燃料电池电解质基片的致密性，降低电池内电阻，提高电池的电流密度是完善硫-氧固体氧化物燃料电池性能的重要内容。

发明内容

本发明采用在固体氧化物燃料电池电解质粉体材料中添加无水硫酸钠粉体，混合均匀后，采用压片方式制备出电解质基片，950-1050℃焙烧2h。所制备的电解质基片结构致密，具备良好的气密性，基片密度达到理论密度的95％以上。本发明的原理是利用硫酸钠的熔点为885℃，在950-1050℃焙烧过程中因熔融而在电解质基片中均匀扩散，冷却后将电解质基片中YSZ或SDC颗粒间隙全部填满而使电解质基片达到致密化要求。硫-氧固体氧化物燃料电池工作温度通常为600-800℃，低于硫酸钠的熔点，因而电池工作时掺入的硫酸钠不会熔融。图1是SDC粉体压片后经1400℃焙烧的断层扫描电镜照片，图2是SDC粉体按照质量百分比添加25％无水硫酸钠粉体后压片后经950℃焙烧的断层扫描电镜照片。二者对比可以看出，图2的微观结构比图1的微观结构更加致密。

本发明的实施方法是：取YSZ粉体或SDC粉体为固体氧化物燃料电池电解质粉体材料，按照电解质粉体材料与无水硫酸钠质量之比为1∶0.15-0.5在电解质粉体材料中加入无水硫酸钠粉体，混合研磨2小时，压片后一面涂覆La_0.8Ca_0.2CrO₃阳极浆料，另一面涂覆La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ阴极浆料，干燥后950-1050℃焙烧2h。

La_0.8Ca_0.2CrO₃阳极浆料制备步骤为：按照La_0.8Ca_0.2CrO₃化学计量比称取La₂O₃、CaCO₃和Cr₂O₃研磨，压片，经1200℃焙烧后再研磨成粉，取360目筛下粉加入3％(质量百分比)的聚乙烯醇缩丁醛为粘结剂，10％(质量百分比)的乙基纤维素为增孔剂，经球磨5小时后，50℃烘干，分散在松油醇中为La_0.8Ca_0.2CrO₃阳极浆料。