[发明专利]一种固体氧化物燃料电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固体氧化物燃料电池及其制备方法,包括以下步骤：S1：称取在毛坯样品中占55%比重的氧化镍，然后称取在毛坯样品中占45%的钇稳定氧化锆，S2：选用精密电子天平称取二氧化铈稀土氧化物0.5～1.0g，然后称取在毛坯材料中质量比为45～65%的含钴的金属陶瓷材料，S3：称取制备的阴极功能层原料，S4：称取二氧化铈基氧化物0.3～0.8g，然后称取在毛坯材料中占质量比30～45%的三价稀土金属氧化物，S5：将阳极支撑结构层、阳极功能层、阴极功能层和阴极支撑结构层，进行排塑进行多层共烧处理，得到固体燃料电池，对固体燃料电池的制备方法，增加了电池制备的稳定性，提高了燃料电池的导电率，也保证了固体氧化物燃料电池的使用性能。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种固体氧化物燃料电池及其制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池（SOFC）具有发电效率高、排放低、对多种燃料气体广泛适应以及余热利用价值高等优点，是提供清洁高效的能源、缓解能源和环境危机、实现我国可持续发展的重要战略性技术之一。根据工作温度高低，固体氧化物燃料电池（SOFC）通常可以分为高温SOFC、中温SOFC和低温SOFC三种。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种在高温(500～1000°C)下直接将化学能转化为电能的装置。

相比于其他燃料电池，SOFC具有的优点包括：能量转化效率高；燃料适应范围广，可直接以小分子碳氢化合物为燃料；无需贵金属催化剂；全固态安装结构，安全可靠；应用范围广，可用作便携移动电源、 车辆辅助电源、分散电站等。

随着固体氧化物燃料电池技术的发展，电极支撑的薄膜电解质SOFC已经成为主流，其中电极支撑的平板型SOFC，电池堆功率密度高。平板状电极支撑SOFC的制备大都采用流延、干压法等技术。干压法不宜于制备大尺寸的单电池。传统的流延制备技术，造孔剂和粉体颗粒自然堆积形成的多孔支撑体，其电极反应气体的扩散通道蜿蜒曲折，往往造成较大的浓差极化，影响电池性能。

因此，我们提出了一种固体氧化物燃料电池及其制备方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在传统的流延制备技术，造孔剂和粉体颗粒自然堆积形成的多孔支撑体，其电极反应气体的扩散通道蜿蜒曲折，往往造成较大的浓差极化，影响电池性能的缺点，而提出的一种固体氧化物燃料电池及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提出的一种固体氧化物燃料电池，包括阳极支撑结构层、阳极功能层、电解质层、阴极功能层和阴极支撑结构层；

所述阳极支撑结构层和所述阴极支撑结构层由钇稳定氧化锆和氧化镍组成，且所述阳极支撑结构层和所述阴极支撑结构层中镍的含量为30%～70%之间，目数为220～250目；

所述阳极功能层由含有钴的金属陶瓷和二氧化铈稀土氧化物中组成，目数为220-200目，并且所述阳极功能层的厚度为5～100μm；

所述电解质层选择二氧化铈基氧化物掺入三价稀土金属氧化物；

所述阴极功能层选择钙钛矿结构型钴基氧化物、钙钛矿结构型铁基氧化物或钙钛矿结构型镍基氧化物中的一种。

优选的，所述阳极支撑结构层和所述阳极功能层的总厚度为800～1500μm，所述电解质层的厚度为5～30μm，所述阴极功能层和所述阴极支撑结构层的总厚度为10～120μm。

优选的，所述阴极功能层中的钙钛矿的A位为碱土金属氧化物和掺杂的Ln系金属离子，B位为过渡金属离子，并且阴极功能层的工作温度在600℃～800℃。

一种固体氧化物燃料电池的制备方法，包括以下步骤：