[实用新型]支撑型微管式固体氧化物燃料电池

说明书

本实用新型提供了一种支撑型微管式固体氧化物燃料电池，包括阳极层、电解质层、阴极层及支撑体微管；所述支撑体微管的制备材料包括前驱体浆料，所述前驱体浆料包括功能粉体、有机载体及造孔剂；所述功能粉体包括第一混合粉体、第二混合粉体、导电粉体及结构支撑粉体；所述第一混合粉体包括MAX相陶瓷材料中的Ti2AlC，Cr2AlC，Ta2AlC，Ti2AlN，Ti3AlC2，Ti4AlN3，Ta4AlC3，Ta6AlC5，Ti5Al2C3中的一种或者几种；所述第二混合粉体包括镍粉和/或铜粉。本实用新型的支撑型微管式固体氧化物燃料电池，支撑体微管具有足够的机械强度，还兼有气流输送和导电功能。

技术领域

本实用新型涉及固体氧化物燃料电池领域，尤其涉及一种支撑型微管式固体氧化物燃料电池。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)属于新一代燃料电池技术，使用固态离子导体作为电解质，拥有约60％的转化效率，可以使用多种燃料，例如天然气、沼气、煤气、甲烷等，对燃料的适应性强；可用于固定电站、家庭电源、船舶动力、汽车动力、空间宇航和其他许多领域。因采用全固态电池结构，避免了使用液态电解质带来的腐蚀和电解液流失，抗硫性强，是未来比较有前景的一种技术路线。

目前固体氧化物燃料电池从结构上可以分为管式、平板式、平管式、瓦楞式等结构，微管式SOFC属于管式SOFC中的一种，不仅具有管式SOFC的高抗热冲击性、容易密封和高模块化集成性等优点，还具有电池内阻小、功率密度大等优势，因此将管式SOFC微型化(微管SOFC)是近年来受到研究人员的关注。从支撑体上可以将微管式固体氧化物燃料电池分为阳极支撑型、阴极支撑型、电解质层支撑型和支撑体支撑型，由于阳极支撑型SOFC制备工艺相对简单、功率密度高，是目前的研究热点。中国专利(200810024683.9，2008) 公开了一种中空纤维型固体氧化物燃料电池的制备方法，采用阳极支撑体结构；中国专利(201210401826.X)公开了一种微管式固体氧化物燃料电池复合阳极及其制备方法，虽然复合阳极具有双阳极组成和梯度孔结构，但仍然为阳极支撑型结构。

阳极支撑型SOFC中的阳极在电池中同时承担几个作用和功能，第一个是提供具有机械强度的支撑作用，第二个是提供气体、阳极、电解质反应的三相界面(Three phaseboundary,TPB)，第三个是具有导电电极功能，较低的电导率能够保证电池具有较小的内阻，第四个作用是具有多孔结构，方便气体能够快速顺畅的进入三相反应界面，而多孔性的结构又与机械强度形成矛盾关系。由此可以看出，阳极支撑体SOFC的阳极“既很忙又很累”，而支撑体支撑型SOFC 将阳极解放出来，让阳极充分发挥三相反应和导电功能，支撑体不仅提供具有一定机械强度的支撑左右，还兼有气流输送和导电功能，使得支撑体支撑型 SOFC具有更好的机械强度和更高的功率密度。

支撑体型微管SOFC的支撑体材料不仅要求耐高温，还要保持较好的导电性和较高的机械强度，目前通常采用不锈钢材料作为支撑体，中国专利 (201810421076.X)开发了一种用不锈钢材料作为多孔金属支撑体的微管式固体氧化物燃料电池；不锈钢支撑体要求烧结温度通常不高于1000℃，而SOFC 的电解质层通常烧结温度在1200℃以上，用不锈钢作为支撑体也会有一定局限性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种支撑型微管式固体氧化物燃料电池。