[发明专利]固体氧化物燃料电池电解质制备模具控制装置

说明书

本发明的固体氧化物燃料电池电解质制备模具控制装置，属于SOFC发电的技术领域。其结构有：母模模具(1)、上公模模具(2)、下公模模具(3)组成的电解质单轴模具；气囊上板(5)、气囊下板(6)、环形气囊(7)、气泵(8)组成的电解质腔体深度驱动部分；电解质腔体深度传感器(15)、腔体深度数字显示器(11)组成的电解质腔体深度控制部分；电解质平整支杆(12)、电解质平整旋纽(13)、电解质平整滑板(14)组成的粉体平整部分。本发明的模具控制装置能减小并精确控制电解质粉料的厚度，制得厚度0.5mm以下的电解质，电解质腔体(4)内粉料分布均匀，烧结后不开裂不变形。具有更好的致密性和更高的机械强度。

技术领域

本发明属固体氧化物燃料电池(SOFC)发电的技术领域，特别涉及一种燃料电池电解质制备模具控制装置。

背景技术

SOFC的制作工艺流程：首先从电解质的制备成型入手，然后在电解质的两个侧面分别附上阳极材料和阴极材料，再进行密封处理，最后安装电极引线。此种方法称为“以电解质为支撑体的SOFC单电池制备方法”。

电解质是SOFC发电的核心部件，从而电解质的各项技术指标决定了SOFC整体发电的性能和指标。制备高质量的高温陶瓷电解质是一项重要环节。

制备厚度0.5mm以下的电解质所需的电解质制备粉料用量很少，很难掌握制备粉料用量。在模具腔内电解质制备粉料也很难摊平。无法控制电解质粉料平整的均匀分布，干压后导致电解质内部应力大，经过高温烧结不是破碎、开裂就是变形。电解质的制备方法是利用特种高温陶瓷的制作工艺，即干压法制作。干压法是由模具进行单轴方向对粉体施压，此方法具有方便快捷、用料省等优点。但是，传统干压法制备的电解质厚度都在0.5mm以上。制备0.5mm以下的电解质成品率非常低。再经过高温炉烧结后，大部分破碎、开裂或变形。电解质的成品率近似于零。这个难题一直困扰着SOFC实验室干压法制备电解质的工作进展。

背景技术的电解质制作所用的电解质模具如图1和图2所示。图1为模具主视图，图2为模具左视图。图1和图2中，1为母模模具，2为上公模模具，3为下公模模具，4为电解质腔体。该电解质模具的缺点如下：应用该电解质模具无法控制电解质粉料的厚度，难于制备厚度在0.5mm以下的电解质；更为重要的是若电解质上的一个微小裂痕，在高温的环境下，就会导致阳极燃料的泄漏。燃料泄漏会立刻引起燃料燃烧，导致SOFC整体报废。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，在现有技术基础上设计一种固体氧化物燃料电池电解质制备模具控制装置，使模具精确控制电解质腔体的深度、进而减小并控制电解质的制备粉料的厚度，制备出厚度在0.5mm以下的电解质，并尽量避免烧结后的固体氧化物燃料电池电解质出现破碎、开裂或变形的现象。

本发明的具体技术方案如下。

一种固体氧化物燃料电池电解质制备模具控制装置，结构包括电解质单轴模具，所述的电解质单轴模具，由圆筒形状的母模模具1、上公模模具2、下公模模具3组成；上公模模具2、下公模模具3均为圆柱和圆盘同轴构成的一个整体，其中的圆柱外径与母模模具1的内径相同，上公模模具2的圆柱下底面、下公模模具3的圆柱上底面与母模模具1内侧面围成的空间为电解质腔体4；其特征在于，结构还有电解质腔体深度驱动部分、电解质腔体深度控制部分；

所述的电解质腔体深度驱动部分，由在母模模具1下底面安装的圆环形的气囊上板5、在下公模模具3圆盘上面安装的圆环形的气囊下板6、在气囊上板5和气囊下板6之间安装的环形气囊7、装有气泵进气口9和气泵放气阀门10的气泵8构成，气泵8与环形气囊7用乳胶软管连接；母模模具1、下公模模具3、气囊上板5、气囊下板6、环形气囊7能够同轴线安装；