[发明专利]一种熔融碳酸盐燃料电池双层电极及其制备方法与应用

说明书

本发明属于熔融碳酸盐燃料电池技术领域，具体涉及一种熔融碳酸盐燃料电池双层电极及其制备方法与应用。本发明所述双层电极通过设置复合成型的第一电极和第二电极，在原本单层电极的基础上，进一步增设第二电极为内层电极，并通过控制所述第一电极的厚度大于所述第二电极的厚度，以及，所述第一电极的孔隙率小于所述第二电极的孔隙率。由于内层的第二电极的孔隙率较外层的第一电极大，影响其比表面积较大，可以在保证电池稳定性能的基础上，有效提高电池的反应区域，提高电池堆的燃料利用率。

技术领域

本发明属于熔融碳酸盐燃料电池技术领域，具体涉及一种熔融碳酸盐燃料电池双层电极，并进一步公开其制备方法及应用。

背景技术

熔融碳酸盐燃料电池是一种不经过燃烧而通过电化学反应将燃料的化学能直接变成电能的发电装置，具有发电效率高、污染物排放低以及可模块化布置的优点，是未来分布式清洁发电站的发电形式之一。熔融碳酸盐燃料电池的基本单元包括阴极、电解质和阳极，目前制约熔融碳酸盐燃料电池大功率高效发电的关键技术之一是如何获得较高的电化学活性材料。

目前已报道的制备高性能电极的方法主要包括：(1)可以通过减少活性粘合剂和导电剂的比例来改变电极组成，变相地增加电化学活性材料含量；(2)增加电极厚度，将增加比电阻、电荷转移和接触电阻，同时降低在电解质中有效扩散率；(3)通过调节电极的孔隙率，这样可以改变电池中的电解液含量，变相地增加活性材料百分比。

如中国专利CN114864868A公开一种高压多层固态复合电极的制备方法及其应用，该方法将锂电池4V级正极颗粒和3V级正极颗粒按照粒径筛分成大粒径4V级正极颗粒、中粒径4V级正极颗粒、小粒径3V级正极颗粒；将大粒径4V级正极颗粒涂敷在金属箔片上，真空烘干后得到单层电极；将中粒径4V级正极颗粒涂敷在单层电极上，真空烘干后得到双层电极；将小粒径3V级正极颗粒涂敷在双层电极上，真空烘干后得到多层结构固态复合电极。该方法制备的固态复合正极具有快速离子传输、高压稳定、高电化学稳定性以及高电化学活性的特点，但是，电化学活性仍然不够理想。

因此，开发一种电化学活性更优的熔融碳酸盐燃料电池用电极，对于电池行业的开发与发展具有积极的意义。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种熔融碳酸盐燃料电池双层电极，可以在保证电池稳定性能的基础上，有效提高电池的反应区域，提高电池堆的燃料利用率；

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种熔融碳酸盐燃料电池双层电极的制备方法，所述方法增加了电极的致密性，使电池的发电性能得到保证；

本发明所要解决的第三个技术问题在于提供一种基于上述双层电极制备的熔融碳酸盐燃料电池电极极片及燃料电池。

为了解决上述问题，一种熔融碳酸盐燃料电池双层电极，所述双层电极包括复合成型的第一电极和第二电极，所述第一电极与电极隔膜相贴合，所述第二电极与双极板流道相接触；

所述第一电极的厚度大于所述第二电极的厚度；

所述第一电极的孔隙率小于所述第二电极的孔隙率。

具体的，所述第一电极的厚度为0.6-0.7mm，所述第二电极的厚度为0.1-0.2mm。

具体的，所述第一电极的孔隙率为55-60％，所述第二电极的孔隙率为60-65％。

具体的，所述第一电极、第二电极为彼此独立的镍基电极。

本发明还公开了上述熔融碳酸盐燃料电池双层电极的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制第一电极浆料，经流延、干燥制备所述第一电极；

(2)配制第二电极浆料，经流延、干燥在所述第一电极表面复合成型所述第二电极，得到电极素坯；

(3)将所述电池素坯进行焙烧处理，即得。