[发明专利]一种用于燃料电池的金属支撑板的制造方法

说明书

本发明涉及一种用于燃料电池的金属支撑板的制造方法，依次包括有以下步骤：1)采用烧结不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴基合金、钛合金、铬基合金中的一种；2)将步骤1)中粉末进行筛分，选取粉末粒度为13～250um；3)将粉末放置在量器的内孔中，去除多余粉末后，放置在承烧板上；4)将放置有量器的承烧板进行烧结；5)将阳极浆料涂覆在金属基板的上表面上，以在金属基板的上表面形成阳极层；6)将电解质浆料涂覆在阳极层的上表面上以在阳极层表面形成电解质涂层；7)将阴极浆料涂覆在电解质涂层的上表面上，以在电解质涂层的上表面形成阴极层，从而制成金属支撑板。消除烧结变形，提升阳极层和金属基板之间的结合紧密性。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种用于燃料电池的金属支撑板的制造方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池是一种理想的燃料电池，不但具有燃料电池高效、环境友好的优点，而且还具有以下突出优点：

(1)固体氧化物燃料电池是全固体结构，不存在使用液体电解质带来的腐蚀问题和电解质流失问题，可望实现长寿命运行。(2)固体氧化物燃料电池的工作温度为800～1000℃，不但电催化剂不需要采用贵金属，而且还可以直接采用天然气、煤气和碳氢化合物作为燃料，简化了燃料电池系统。(3)固体氧化物燃料电池排出高温余热可以与燃气轮机或蒸汽轮机组成联合循环，大幅度提高总发电效率。

目前传统的固体氧化物燃料电池多采用陶瓷材料或者金属陶瓷复合材料作为支撑体。陶瓷材料不易机械加工，抗热震性能和焊接性能较差，不利于燃料电池(SOFC)电堆的组装。金属支撑型固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)(如图1所示)是以金属或合金作为燃料电池的支撑体SOFC相比，MS-SOFC有其独特的优势：(1)成本低：金属材料成本远低于金属陶瓷复合材料；(2)快速启动：金属良好的导热性能可减小电池内部的温度梯度，实现快速启动，使之可以应用于移动领域；(3)可加工性：相比陶瓷，金属材料加工性更好，这将使SOFC加工难度大幅降低；(4)便于密封：利用金属材料的焊接密封技术，可避免SOFC难以密封的问题。金属支撑体主要作用是传输气体，传导电流，并为电池提供稳定的结构支撑。当MS-SOFC使用碳氢燃料时，金属支撑体可以作为原位重整层，碳氢燃料率先在金属支撑体中发生化学重整，生成的合成气体在阳极功能层发生电化学氧化，这种结构设计可以增强阳极抗积碳性能，提高电池在碳氢燃料中的长期稳定性。MS-SOFC不仅适用于传统固体氧化物燃料电池(SOFC)应用领域，如固定电站、后备电源和充电桩等，而且可作为重型汽车或电动汽车等移动设备的增程器。

目前的金属支撑型固体氧化物燃料电池如中国发明专利申请《多孔金属支撑的低温固体氧化物燃料电池的制备方法》，其专利申请号为CN200610118649.9(申请公布号为CN1960047A)公开了一种多孔金属支撑的低温固体氧化物燃料电池的制备方法，选用NiO-ScSZ(或CGO)作为支撑体原材料制备支撑体，工艺复杂，制造难度较大。

此外，目前还有将流延制备的Fe-Cr合金支撑体、阳极和电解质毛坯体层压后置于还原气氛下高温烧结，在半电池的金属支撑体侧注入阳极催化剂，在电解质表面丝网印刷阴极层，电池测试过程中，原位烧结阳极和阴极。这种工艺有效避免了高温下金属元素的扩散，然而原位烧结温度过低，阴极和电解质界面结合强度低，电池性能衰减较块。采用共流延法制备带阳极和电解质的多孔金属体，这种材料由于金属与电解质烧结温度不同，易造成烧结变形，阳极或电解质层剥落等情况。而采用干压成形法制备金属支撑体以及微管式金属支撑体。由于金属支撑层较薄，干压后金属支撑板易出现厚度不均，导致烧结变形不一致，影响阳极、电解质等与基体之间的结合；而微管式金属支撑体的金属厚度不易实现均匀控制，影响与阳极等的结合。