[发明专利]快速生产制备平板状固体氧化物燃料电池核心部件的方法

说明书

本发明属于燃料电池领域，具体涉及一种快速生产制备平板状固体氧化物燃料电池核心部件的方法。所述方法包括如下步骤：将聚氨酯树脂中加入二甲基甲酰胺及阳极粉或电解质粉或阴极粉，然后球磨，经过真空脱泡后，流延在薄膜或基布上，然后进入与溶剂具有亲和性，而与PU不亲和的水中，溶剂被水置换，聚氨酯树脂逐渐凝固，从而形成固态柔韧膜，该膜经晾干、冲压切割、高温烧结后，即可得到平整的固体氧化物燃料电池核心部件(阳极片、阴极片、电解质片等)。通过该工艺制备固体氧化物燃料电池核心部件节能、环保、生产效率高。

技术领域

本发明属于燃料电池领域，具体涉及一种快速生产制备平板状固体氧化物燃料电池核心部件的方法。

背景技术

燃料电池作为一种直接将化学能转化为电能的装置，能量转化效率高，作为一种新型的发电装置，有望广泛应用在发电厂替代传统的火力发电，有望直接应用在新能源汽车上作为动力装置。固体氧化物燃料电池更是由于核心部件全部为固态陶瓷避免了电解液的泄露等问题而更稳定。

前人的研究成果较多的集中在电极材料的制备和电池形状(如管状，锥管状，瓦楞状)的设计上，而对于相当简单，易于组装的平板状燃料电池反倒着力太少。现有的流延生产工艺采用加热挥发法，不但消耗大量能源，而且溶剂大量挥发到环境中造成大气污染，生产效率低。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种节能环保快速生产制备平板状固体氧化物燃料电池核心部件的方法，为企业提供一种可进行工业化规模快速生产平板状固体氧化物燃料电池核心部件的工艺，由此解决现有工艺耗能、污染环境和生产效率低的问题，促进燃料电池的产业化。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种节能环保快速生产制备平板状固体氧化物燃料电池核心部件的方法，包括如下步骤：

(1)将聚氨酯树脂(PU)溶解在溶剂二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌溶解后，添加粉料，继续高速搅拌，然后球磨，通过一定目数过滤筛出料；所述粉料为阳极粉、阴极粉或电解质粉；

(2)将步骤(1)制得的浆料真空脱泡，消除溶解在浆料中的气泡，同时检测浆料的黏度；将经脱泡至黏度为1～100Pa·s的浆料进行流延，进入水中常温固化成膜，晾干；

(3)将步骤(2)得到的膜冲压切片，送入高温炉窑中煅烧，即得平板状固体氧化物燃料电池核心部件。

步骤(1)所述电解质粉优选为钇稳定的氧化锆粉末；所述阴极粉优选为锰酸镧粉末。

步骤(1)所述阳极粉通过以下步骤制得：先后在球磨机中添加水、按1：1质量比混合的氧化镍(NiO)和钇稳定的氧化锆(YSZ)、占上述氧化镍(NiO)和钇稳定的氧化锆(YSZ)粉末总质量5％的造孔剂(如淀粉或纤维素等高分子化合物)、氧化锆瓷球，进行球磨，喷雾干燥，得到阳极粉。

步骤(1)所述聚氨酯树脂、二甲基甲酰胺和粉料的质量比优选为1：4：4。

步骤(1)所述目数优选为10～1000目，更优选为10目～400目；所述高速搅拌转速为100～500rpm。

步骤(2)所述真空脱泡的是指在负压-0.1MPa～0MPa搅拌脱泡。

步骤(2)所述固化的时间优选为1～5min。本发明所述常温是指10～30℃。

步骤(3)所述煅烧中高温煅烧段温度优选为1000～1500℃。

步骤(3)所述冲压工艺参数优选如下：送料速度为100～1000mm/min，冲头压力为0.2～1.0MPa，冲压频率≤20Hz。

步骤(3)中，将煅烧后得到的片进行平整度及外观检验，选择合格品即为所述平板状固体氧化物燃料电池核心部件。