[发明专利]3D打印制备无连接体阳极支撑固体氧化物燃料电池堆的方法

权利要求书

1.一种3D打印制备无连接体阳极支撑固体氧化物燃料电池堆的方法，其特征在于：以阳极陶瓷粉体与光敏树脂的混合浆料为原料，利用3D打印制备立体通道蜂窝型阳极支撑基体；采用浸渍法得到阳极支撑固体氧化物燃料电池，按阴极-阳极-阴极的方式有效接触对接密封，串联后形成无连接体阳极支撑固体氧化物燃料电池堆；

包括以下步骤：

（1）将阳极陶瓷粉体与光敏树脂混合浆料作为原料，使用3D绘图软件设计电池堆几何构型，通过3D打印软件切片分层，利用3D打印机分层打印，一步成型制备立体通道蜂窝型阳极支撑基体素胚；

（2）素胚经脱脂、烧结获得立体通道蜂窝型阳极支撑基体；

（3）采用浸渍法，在立体通道蜂窝型阳极支撑基体上依次沉积电解质层、阴极层，得到阳极支撑固体氧化物燃料电池；

（4）将多块阳极支撑固体氧化物燃料电池按阴极-阳极-阴极的方式有效接触对接密封，实现多块阳极支撑固体氧化物燃料电池串联，形成无连接体阳极支撑固体氧化物燃料电池堆；

所述的脱脂是在低于800℃的温度条件下，于一定气氛中热处理5-30h；其中脱脂时的气氛为真空气氛、常压大气气氛或惰性气体气氛。

2.根据权利要求1所述的3D打印制备无连接体阳极支撑固体氧化物燃料电池堆的方法，其特征在于：所述的阳极陶瓷粉体与光敏树脂的质量百分比为70:21-30。

3.根据权利要求1所述的3D打印制备无连接体阳极支撑固体氧化物燃料电池堆的方法，其特征在于：

（1）所述的阳极陶瓷粉体所用的材料为导电陶瓷材料或混合导体氧化物材料中的一种或多种；导电陶瓷材料为Ni基金属陶瓷材料、Ag基复合阳极材料或Cu基金属陶瓷阳极材料；混合导体氧化物材料为LaCrO₃基系列、SrTiO₃基系列或Sr₂MgMoO₃基系列氧化物材料；且阳极陶瓷粉体与电解质层所用的材料种类相同；

（2）所述的电解质层所用的材料为氧化锆基氧化物、氧化铈基氧化物、氧化铋基氧化物、镓酸镧基氧化物、ABO₃钙钛矿型结构电解质或通式为Ln₁₀(MO₄)₆O₂的磷灰石型电解质中的一种或多种；氧化锆基氧化物、氧化铈基氧化物、氧化铋基氧化物的结构为X_aY_1-aO_2-δ；其中，

X为钙、钇、钪、钐、钆或镨金属元素中的一种或多种；

Y为锆、铈或铋金属元素中的一种或多种；

δ为氧缺位数，0≤a≤1；

（3）所述的阴极层所用的材料为结构为ABO_3-δ的掺杂的钙钛矿型陶瓷、结构为A₂B₂O_5+δ的双钙钛矿型陶瓷、结构为A₂BO_4+δ的R-P型类钙钛矿型陶瓷或超导材料中的一种或多种；其中：

A为镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钙、锶或钡中的一种或多种；

B为钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、铝、钇、锆、铌、钼、铪、钽、钨或铼中的一种或多种；

δ为氧缺位数；

所述的超导材料包括YSr₂Cu₂MO_7+δ、YBaCo₃ZnO_7-δ和Ca₃Co₄O_9-δ；其中，M为铁或钴；δ为氧缺位数；

阳极陶瓷粉体、电解质层、阴极层所用材料的粒度均为0.02-10μm。