[发明专利]阻隔层浆料、制备方法以及阻隔层制备方法和电池单体

说明书

本发明涉及一种阻隔层浆料、制备方法以及阻隔层制备方法和电池单体，阻隔层浆料为凝胶态，由以下原料制成：硝酸钆、硝酸铈、EDTA、柠檬酸，其中，硝酸钆、硝酸铈中Gd:Ce摩尔比为1:2.5‑5，EDTA、柠檬酸适量，余量为水。通过控制硝酸钆、硝酸铈的摩尔比，使得浆料烧结时，收缩率高，有利于实现阻隔层致密化，以及保持阻隔层与电解质层收缩率相匹配，显著提高了阻隔层与电解质层之间良好的附着性能。

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池领域，尤其涉及一种阻隔层浆料、制备方法以及阻隔层制备方法和电池单体。

背景技术

固体氧化物燃料电池(简称SOFC)属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置，是目前几种燃料电池中，理论能量密度最高的一种SOFC单体主要由电解质层、阳极或燃料极层、阴极或空气极层和连接体或双极板组成。

阻隔层是附着在电解质层与阴极层之间的功能层，主要作用是防止阴极层与电解质层在电池运行期间发生反应，产生元素扩散进而影响电化学性能，而为了提高电池电化学性能，阻隔层要求既薄又致密，阻隔层与已烧结致密的电解质层间存在应力，其致密过程受电解质层干扰，导致所制备阻隔层通常呈多孔结构，存在大量贯穿阻隔层的通孔，严重损害其阻隔效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种阻隔层浆料、制备方法以及阻隔层制备方法和电池单体。

根据本发明的一个方面，提供一种阻隔层浆料，所述阻隔层浆料为凝胶态，由以下原料制成：硝酸钆、硝酸铈、EDTA、柠檬酸，其中，硝酸钆、硝酸铈中Gd:Ce摩尔比为1:2.5-5，EDTA、柠檬酸适量，余量为水。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过控制硝酸钆、硝酸铈的摩尔比，因稀土元素铈具备助熔作用，因此铈含量的变化会引起膜层烧结性能的变化，进而改变阻隔层的收缩，使得浆料烧结时，能够调控阻隔层收缩性，有利于实现阻隔层致密化，以及保持阻隔层与电解质层收缩率相匹配，显著提高了阻隔层与电解质层之间良好的附着性能。

进一步的，所述硝酸钆、硝酸铈中Gd:Ce摩尔比为1:3.8-4.2。

采用上述进一步方案的有益效果在于：通过控制硝酸钆、硝酸铈的摩尔比，使得硝酸钆在浆料中的摩尔占比约为1/5，有利于保持阻隔层与电解质层收缩率相匹配，改善阻隔层与电解质层间的平整度。

根据本发明的一个方面，提供一种阻隔层浆料制备方法，包括以下步骤：

按摩尔比Gd:Ce＝1:2.5-5称取硝酸钆和硝酸铈；

加入适量EDTA溶液加热至50-80℃，以250-350r/min的速度搅拌0.8-1.2h，作为可选方案EDTA溶液的质量占浆料总质量的2-5％；

冷却至室温，加入适量柠檬酸搅拌0.8-1.2h，作为可选方案，柠檬酸的质量占浆料总质量的2.5-4％；

加入弱碱性溶液将pH值调节至8-9，然后于60-100℃下加热至浆料变为凝胶态。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过添加适量的EDTA、柠檬酸，改善硝酸钆和硝酸铈在浆料中的分散性，并经过搅拌增加浆料内各原料的均匀性以及液体材料对固体材料的浸润性。

进一步的，所述弱碱性溶液包括以下任一种或几种：氨水、乙醇胺、三乙醇胺、10％浓度的四甲基氢氧化铵水溶液。

根据本发明的一个方面，提供一种阻隔层制备方法，包括以下步骤：

于1050-1200℃下对电解质层进行预烧结，烧结时间为2-4h；

将上述任意一项所述的燃料电池阻隔层浆料涂覆于预烧结的电解质层上，60-100℃下干燥后烧结即得。