[发明专利]一种喷墨3D打印制造固体氧化物燃料电池电极的方法

权利要求书

1.一种喷墨3D打印制造固体氧化物燃料电池电极的方法，其特征在于，所述喷墨3D打印制造固体氧化物燃料电池电极的方法包括：

按照预定质量百分比将电极粉末、表面活性剂、分散剂、挥发抑制剂、酸碱调节剂和溶剂制成混合溶液作为喷墨3D打印的电极墨水；

根据要制备的固体氧化物燃料电池电极的结构制定打印程序，并输入到喷墨3D打印机中；

设置喷墨3D打印机的打印参数，所述打印参数包括脉冲波形、峰值电压、脉冲频率、基板温度、打印层数和单层间隔；

按照设定的打印程序和打印参数，以预先制备好的电解质层作为打印基体，使用所述电极墨水在所述打印基体上进行喷墨3D打印得到电极前体，并置于烘箱中进行干燥；

将烘干处理后的电极前体进行烧结处理，得到固体氧化物燃料电池电极。

2.根据权利要求1所述的喷墨3D打印制造固体氧化物燃料电池电极的方法，其特征在于，所述电极粉末、表面活性剂、分散剂、挥发抑制剂、酸碱调节剂和溶剂的质量比为10%:2%:0.5%:5%:10%:72.5%。

3.根据权利要求1所述的喷墨3D打印制造固体氧化物燃料电池电极的方法，其特征在于，所述电极粉末为燃料电池阴极钙钛矿材料，所述燃料电池阴极钙钛矿材料包括镧锶钴氧体、镧锶钴铁氧体和镧锶钴锰氧体中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的喷墨3D打印制造固体氧化物燃料电池电极的方法，其特征在于，所述表面活性剂为20%浓度的聚乙二醇水溶液。

5.根据权利要求1所述的喷墨3D打印制造固体氧化物燃料电池电极的方法，其特征在于，所述分散剂为三乙醇胺。

6.根据权利要求1所述的喷墨3D打印制造固体氧化物燃料电池电极的方法，其特征在于，所述挥发抑制剂为丙三醇。

7.根据权利要求1所述的喷墨3D打印制造固体氧化物燃料电池电极的方法，其特征在于，所述酸碱调节剂为氢离子浓度为1mol/L的HCl水溶液。

8.根据权利要求1所述的喷墨3D打印制造固体氧化物燃料电池电极的方法，其特征在于，所述溶剂为去离子水。

9.根据权利要求1所述的喷墨3D打印制造固体氧化物燃料电池电极的方法，其特征在于，所述按照设定的打印程序和打印参数，以预先制备好的电解质层作为打印基体，使用所述电极墨水在所述打印基体上进行喷墨3D打印得到电极前体，并置于烘箱中进行干燥具体包括：

将固体氧化物燃料电池电解质材料钆掺杂的氧化铈进行压片处理，质量为5g，压片载荷为15MPa，负载时间为20秒，然后在1200℃条件下烧结2小时，得到固体氧化物燃料电池的致密电解质层；

通过喷墨3D打印将电极墨水按预先设计的结构形状连续喷涂平铺在所述致密电解质层上，并进行层层叠加打印至小于100μm的厚度，打印完成后置于电热鼓风干燥箱，在50℃下进行24小时干燥。

10.根据权利要求1所述的喷墨3D打印制造固体氧化物燃料电池电极的方法，其特征在于，所述烧结处理具体包括：

先以5℃/分钟的速度升温至1000℃，然后保温240分钟，最后在空气中随炉冷却降至室温。