[发明专利]一种燃料电池及其平管固体氧化物燃料电池功能层制备方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池及其平管固体氧化物燃料电池功能层制备方法，涉及燃料电池技术领域，包括以下步骤：混合支撑体原料；将支撑体粉体原料中加入液体原料进行混合得到混合原料；其中,所述支撑体粉体原料为30‑60％的氧化镍粉体、30‑70％的氧化钇稳定氧化锆粉体，所述液体原料为3‑10％的造孔剂；所述液体原料为塑化剂3‑35％、分散剂0.5‑15％、消泡剂0.5‑3％、润滑剂0.5‑15％；并采用挤出压型法、等静压法、注射法、注浆法或3D打印法，得到的混合原料制备阳极支撑层坯体，所述阳极支撑层坯体具有中空孔洞结构解决了传统平管型固体氧化物燃料电池在电解质层的烧结过程中，产生的支撑体侧边用于密封的电解质层不易致密，密封性减弱等问题。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池及其平管固体氧化物燃料电池功能层制备方法。

背景技术

本发明涉及固体氧化物燃料电池电解质制备，固体氧化物燃料电池 (SOFC)是一种具有高效率、无污染、全固态结构的发电装置，能适应多种燃料气体，且不需要额外的重整装置。现有的对称结构的平管型固体氧化物燃料电池，电池结构主要有支撑体、阳极层、电解质层、阻隔层、阴极层等。其中平管固体氧化物燃料电池是平板式和管式电池结合，结构为阳极支撑层设置中空孔洞，该中空孔洞在阳极支撑层的侧面具有开口端。

移印机是一种适用于塑胶、玩具、玻璃、金属、陶瓷、电子、IC封等的印刷设备，其工艺简单，已成为各种物体表面印刷和装饰的一种主要方法。现有移印机设备，在传统移印设备的基础上，通过增加移印胶头的数量提升移印的效率。即类似移印专利均注重丝印图形的效率、清晰度、电导率等宏观效果，很少涉及移印后的微米胶成膜厚度的均一性、连续性、堆积密度、高温烧结致密度等微观结构。

现有的固体氧化物燃料电池电子陶瓷侧边印刷主要是提拉浸渍、手工涂刷等方式，在功能层膜制备过程中，容易出现以下问题：

1.层膜不均匀，容易造成浆料堆积.

2.电解质烧完以后，微观下功能层结构不够致密。

3.制备效率低，不适合用于大批量生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的平管式固体氧化物燃料电池的制备方法，有效解决背景技术中原有的制备工艺的问题，具有操作简单、通用性好、产品良品率和安全性高、易于规模化生产等优点。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种其平管固体氧化物燃料电池功能层制备方法，包括如下步骤：

步骤S1：混合支撑体原料；将支撑体粉体原料中加入液体原料进行混合得到混合原料；其中,所述支撑体粉体原料为30-60％的氧化镍粉体、30-70％的氧化钇稳定氧化锆粉体，所述液体原料为3-10％的造孔剂；所述液体原料为塑化剂3-35％、分散剂0.5-15％、消泡剂0.5-3％、润滑剂0.5-15％；并采用挤出压型法、等静压法、注射法、注浆法或3D打印法，得到的混合原料制备阳极支撑层坯体，所述阳极支撑层坯体具有中空孔洞结构；

步骤S2：制备支撑体：将阳极支撑层坯体进行干燥处理，然后进行1000℃烧结，得到所述支撑体；

步骤S3：第一次机械加工：对支撑体进行第一次机械加工，将支撑体的三维尺寸加工到设定数值；

步骤S4：制备活性阳极层和阳极集流层：在所述支撑体的上表面设置氧化镍或氧化铜与氧化钇稳定氧化锆混合物，在所述支撑体的下表面设置金属氧化物，并进行900℃烧结2h；所述支撑体的上表面形成活性阳极层，所述支撑体下表面形成阳极集流层；

步骤S5：制备电解质层：将专用夹具固定在移印设备上，将支撑体固定在专用夹具，在移印设备的油盅里倒入调制完成的电解质浆料，启动进行印刷工作，第一电解质层制备于活性阳极层上表面，第二电解质层制备于阳极集流层四周表面，然后启动进行侧边电解质层印刷工作，第一电解质层与第二电解质层通过侧边电解质层相连，完成印刷后1360℃烧结5h达到致密；