一種中溫sofc平板陽極支撐型單電池陽極結構及其製備方法

2023-05-14 17:18:16

一種中溫sofc平板陽極支撐型單電池陽極結構及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構，包括陽極功能層和與所述陽極功能層緊密結合的陽極支撐層；所述陽極功能層由質量配比為（45~55）:（55~45）的NiO粉體和YSZ粉體摻入佔NiO粉體和YSZ粉體總量3～6wt%的造孔劑後燒結製得；所述陽極支撐層由質量配比為（50~60）:（50~40）的NiO粉體和YSZ粉體摻入佔NiO粉體和YSZ粉體總量5～9wt%的造孔劑後燒結製得；雙層流延製成陽極結構坯體，然後經熱壓整平、高溫共燒製得。該電池陽極結構簡單、有效，且易於工業化實施，且該製備方法也是可以工業化的方法，大批量製備穩定、一致化性能高。
【專利說明】—種中溫SOFC平板陽極支撐型單電池陽極結構及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構及其製備方法，屬新能源材料及器件的製備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]固體氧化物燃料電池(簡稱S0FC)是一種新型的能源轉化效率最高的能源轉換裝置，將燃料的化學能轉化成電能，其熱電聯供可達80%以上，由於其燃料的可多樣性，使得其具有巨大的商業價值和發展前景。中溫SOFC由於其操作溫度較高溫SOFC低，為SOFC的發展方向，是目前商業化開發的熱點。中溫SOFC是一種陽極支撐型的電池組成，按照電池的形狀設計，可將電池分為兩大類即管式和平板式，管式單電池在組堆時易於密封，平板式具有更大的能量密度，大多數的研究與開發都集中在平板式電池方面。
[0003]陽極支撐型單電池是以電池陽極為支撐，電解質可以薄膜化，以提高電池性能和降低工作溫度。目前中溫SOFC的工作溫度為650?850°C，電解質的厚度與電池的導電率成指數關係，即電解質薄膜化後，電池的電導率成指數關係增大。電池的工作原理為在一定溫度下陰極將氧氣催化為02_ (通過接受外電路的電子)，該氧離子通過電解質薄膜，因為電解質薄膜為一種晶格氧空位的晶體如YSZ (氧化釔摻雜的氧化鋯)、GDC (氧化釓摻雜的氧化鈰)等，以該晶格氧空位為路徑，唯有氧離子可以通過該薄層進入到電池陽極，陽極的反應為氧離子與氫或一氧化碳反應生成水和二氧化碳及電子，該電子由陽極中的電子導電相引出到外電路發電，與陰極相接形成外電路。陽極是由離子導電相、電子導電相及氣相三部分組成，離子導電相如YSZ、⑶C等，電子導電相如Ni0、Cu0等(因為陽極還原後該物質成為金屬Ni或者金屬Cu)，氣相(氣孔)由燒結時加入造孔劑而產生，氣孔是為了將陽極側的燃料引入陽極內部進行反應。通過陶瓷材料的燒結電解質層與陽極的功能層緊密結合，與電解質層緊密結合的這一層我們稱之為陽極功能層，厚度一般為10?30 μ m，陽極的電化學反應都集中在該層中，為了具有更加多的三相界面線，需要將該層的陶瓷粉體顆粒細化，同時造孔劑顆粒細小，這樣燒結後形成的陽極功能層有更加長的三相界面長度，即有效的電化學反應區，降低陽極的極化阻抗。與陽極功能層緊密結合的兩側層分別為電解質薄層和陽極支撐層，陽極支撐層是電池的支撐部分，該層厚度設計為300?1000 μ m,如果太厚不利於氣體的擴散，產生加大的濃差極化，陽極性能下降，且原料用量也大；如果太薄，電池機械強度太低，不利於組堆。陽極支撐層的設計是氣孔比較大，由於其比較厚，為了減少氣體濃差極化，增大孔隙率和孔徑大小；將電子順利快速傳導出去是陽極的另外一種要求，因此該層中氧化鎳的含量較高。為了提高該層的電子電導率及電池強度，應採用適當粒度的N1和YSZ粒度。單電池的衰減主要來自電池的陽極或陰極，本研究著重電池陽極的性能衰減，降低電池衰減率是一項非常複雜的研究工作，所涉及的方面非常之多。
[0004]低衰減率和性能穩定是一種產品商業化前必須解決的難題，為此國內外各大公司及研究單位和院校在降低衰減率方面做的非常多的工作和研究如美國的Bloom Engery、澳大利亞CLCF公司、日本京瓷等，我國中科院寧波材料所、中科院上海矽酸鹽研究所、華中科技大學等。對於如何降低衰減率的方法和措施做法各不相同，本文提出了一種比較簡單易行，工業化容易實施的方法，同時採用水系雙層流延技術及共燒結技術製備SOFC單電池陽極，該陽極通過進一步製備可獲得平板式陽極支撐型SOFC單電池，並進行了微結構和長期穩定性的表徵。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於提供一種低衰減率中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構及其製備方法。該電池陽極結構簡單、有效，且易於工業化實施，相應的該陽極結構的製備方法也是可以工業化的方法，大批量製備穩定、一致化性能高。
[0006]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0007]一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構，包括陽極功能層和與所述陽極功能層緊密結合的陽極支撐層；
[0008]其中，所述陽極功能層由質量配比為(45?55): (55?45)的N1粉體和YSZ粉體摻入佔N1粉體和YSZ粉體總量3?6wt %的造孔劑後燒結製得；所述陽極支撐層由質量配比為(50?60): (50?40)的N1粉體和YSZ粉體摻入佔N1粉體和YSZ粉體總量5?9wt%的造孔劑後燒結製得；YSZ表示氧化釔穩定的氧化鋯。
[0009]優選的，燒結所述陽極功能層所用的N1粉體粒徑為0.1?0.4 μ m，YSZ粉體粒徑為0.1?0.4 μ m，造孔劑粒徑為1.0?3.0 μ m。如果N1和YSZ粉體顆粒的粒徑大於該範圍粒徑，其結果是N1因顆粒太大，在陽極還原後由N1轉變成Ni產生較大的體積變化而與YSZ顆粒脫離，引起陽極的阻抗增大，從而產生陽極性能的衰減，如果檢測單電池的穩定性，其使得單電池性能衰減；如果小於該範圍粒徑，其結果是N1因顆粒太小，還原後的金屬Ni顆粒更小為納米級，在電池的操作溫度750°C下容易聚集長大，降低陽極性能，如果檢測單電池的穩定性，其使得單電池性能衰減。與N1和YSZ顆粒粒徑相匹配的造孔劑粒徑也非常重要，如果過大，將減少三相界面(TBP)的長度，增大陽極的活化極化，影響電池性能，產生電池性能衰減；如果過小，增大陽極的濃差極化，影響電池性能，產生電池性能衰減。
[0010]優選的，燒結所述陽極支撐層所用的N1粉體粒徑為0.5?1.0 μ m，YSZ粉體粒徑為0.5?1.0 μ m，造孔劑的粒徑為5.0?10.0 μ m。如果N1和YSZ粉體顆粒的粒徑過大，其結果是N1因顆粒太大，在陽極還原後由N1轉變成Ni產生較大的體積變化而與YSZ顆粒脫離，引起陽極的阻抗增大，從而產生陽極性能的衰減，如果檢測單電池的穩定性，其使得單電池性能衰減；如果N1和YSZ粉體顆粒的粒徑過小，陽極支撐層燒成收縮過大，嚴重影響電池片的平整度等。與N1和YSZ顆粒粒徑相匹配的造孔劑粒徑也非常重要，如果過大，將降低單電池片的機械強度；如果過小，不利於燃料氣體在陽極中的擴散，影響電池性能，產生電池性能衰減。
[0011]優選的，燒結所述陽極支撐層所用的YSZ粉體為3YSZ或5YSZ ;更優選為3YSZ。其中，3YSZ為用3mol %的氧化釔穩定的氧化鋯，5YSZ為用5mol %的氧化釔穩定的氧化鋯。因為氧化釔取代量越大，其氧空位濃度越大，其離子導電性越好，然而其強度和韌性減小，其中3YSZ的強度和韌性最佳，有利於提高電池陽極支撐層的機械強度。
[0012]優選的，燒結所述陽極功能層所用的YSZ粉體為8YSZ，即用8m0l%的氧化釔穩定的氧化鋯。
[0013]以上，mol%表示摩爾質量百分數，以3mol%的氧化釔穩定的氧化鋯為例，是指用摩爾量為3%的氧化釔穩定摩爾量為97%的氧化鋯(兩者摩爾量百分比例之和為100% )，製得氧化釔穩定的氧化鋯，即3YSZ。
[0014]以上，3YSZ、5YSZ和8YSZ均可通過市售獲得。
[0015]優選的，3YSZ、5YSZ購自泛美亞(九江)高科技材料有限公司，型號分別為TYPEYSZ-F-DM-3.0 和 TYPE YSZ-F-DM-5.0 ；8YSZ 購自日本 TOSOH 公司，型號為 TZ-8YS。
[0016]優選的，燒結所述陽極功能層和燒結所述陽極支撐層所用的造孔劑均選自單分散的球形造孔劑聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA);聚甲基丙烯酸甲酯在400?500°C分解後形成孔洞，由於所形成的孔洞為均一的球形，孔洞大小可以通過選擇PMMA的大小尺寸而定，孔洞量可通過PMMA的加入量調節，這樣可控性非常高。由於所形成的孔洞為球形，相比較其它造孔劑如石墨、澱粉和活性炭等，其孔形為大小均一的球形有利於氣體的傳輸和且對電池的抗折強度影響較小。
[0017]優選的,所述陽極功能層的厚度為20?30μηι。
[0018]優選的，所述陽極支撐層的厚度為300?500 μ m。
[0019]本發明進一步提供所述一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構的製備方法，包括以下步驟:
[0020](I)按陽極功能層材料配比稱取N1粉體、YSZ粉體和造孔劑，製備水系陽極功能層漿料，採用流延工藝流延陽極功能層薄膜坯片，然後乾燥；
[0021](2)按陽極支撐層材料配比稱取N1粉體、YSZ粉體和造孔劑，製備水系陽極支撐層漿料，在上述乾燥後的陽極功能層薄膜坯片上，採用流延工藝流延陽極支撐層薄膜坯片，然後乾燥，形成雙層水系流延陽極結構坯體；
[0022](3)然後將上述乾燥後的雙層水系流延陽極結構坯體按一定尺寸切割後，進行熱壓整平；
[0023](4)然後高溫共燒，獲得中溫SOFC平板式陽極支撐型電池陽極結構。
[0024]其中，
[0025]優選的，步驟(I)中，所述水系陽極功能層漿料含水率為35?40wt% ;所述乾燥的溫度為30?60°C，乾燥的時間為5?1min ;所述乾燥後的陽極功能層薄膜坯片的厚度為 25 ?40 μ m。
[0026]優選的，步驟(2)中，所述水系陽極支撐層漿料含水率為35?40wt% ;所述乾燥的溫度為80?90°C，乾燥的時間為10?20min ;所述乾燥後陽極支撐層薄膜坯片的厚度為400 ?700 μ mD
[0027]優選的，步驟(3)中，所述熱壓整平的工藝條件為溫度80?120°C，壓力10?20MPa，時間 20 ?40min。
[0028]優選的，步驟(4)中，所述高溫共燒的溫度為1350?1400°C，保溫時間為2?4h。
[0029]步驟(3)中，所述切割的尺寸可根據所需製備的單電池大小來定，並考慮其燒成收縮在內所需素坯的大小，尺寸大小對陽極結構的使用沒有影響，只是對單電池大小有影響。
[0030]本發明的技術效果及優點在於:[0031]將陽極層設計為兩層結構即陽極功能層和陽極支撐層，為了降低電池陽極的衰減率，兩層結構從微觀形貌及材料組成具有梯度結構，微觀形貌梯度結構是製備陽極功能層的原料及造孔劑顆粒大小普遍比陽極支撐層的原料和造孔劑顆粒要細小，其微觀結構形貌更為精細；另一方面是材料組成的變化，使得從電解質-陽極功能層-陽極支撐層，三層的熱膨脹係數由小逐步遞增，三層熱膨脹係數大約為10.5*10—7 °C、12.0*10—7 °c、
12.5*10_7°c，這種設計非常有利於電池的熱循環(室溫到SOFC運行溫度750°C )能力的提聞。
[0032]這種陽極結構設計可以製備出低衰減、低阻抗的SOFC單電池陽極，進而採用商業化的電解質及陰極(衰減率小於1.0% /10h)，可製備出SOFC單電池，對該單電池進行長期穩定性測試。
[0033]實驗測試證明具有該結構陽極的單電池(大電池的面積為10*10cm*cm，有效面積為7*7cm*cm)，其長期穩定性能好，衰減率小於1.0% /10h (測試條件為:溫度750°C，以空氣和氫氣分別為氧化氣體和燃料，在0.7V下放電，最大輸出功率為0.3ff/cm2,電池的開路電壓為1.17V)。同時可以經受四次以上熱循環。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1實施例1製備的SOFC單電池的斷面SEM圖
[0035]圖2具有實施例2陽極結構的SOFC單電池的電池穩定性測試結果圖
【具體實施方式】
[0036]以下通過特定的具體實例說明本發明的技術方案。應理解，本發明提到的一個或多個方法步驟並不排斥在所述組合步驟前後還存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟；還應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。而且，除非另有說明，各方法步驟的編號僅為鑑別各方法步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發明可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容的情況下，當亦視為本發明可實施的範疇。
[0037]本發明製備一種低衰減率中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構，採用以下工藝步驟和參數條件進行:
[0038](I)製備水系的陽極功能層漿料(含水率35?40wt%):其中，N1 = YSZ為(45?55): (55?45)重量比，其燒結前粉體的粒度為0.1?0.4 μ m，兩種粉體的粒度基本相同；造孔劑為單分散的球形的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，造孔劑的孔徑約為1.0?3.0μπι，其用量為N1和YSZ總質量的3?6wt% ;採用流延工藝流延陽極功能層薄膜坯片，30-60°C乾燥5-10min後厚度為25?40 μ m ;
[0039](2)製備水系的陽極支撐層漿料(含水率35?40wt%):其中，N1 = YSZ為(50?60): (50?40)重量比，其燒結前粉體的粒度為0.5?1.0 μ m，兩種粉體的粒度基本相同，其造孔劑為單分散的球形的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，造孔劑的孔徑約為5.0?10.0 μ m,其用量為N1和YSZ總質量的5?9wt% ;採用流延工藝在步驟(I)中經乾燥後陽極功能層薄膜坯片上流延陽極支撐層薄膜坯片，然後80?90°C乾燥10?20min後達到陽極支撐層薄膜坯片的厚度為400?700 μ m，形成雙層水系流延陽極結構坯體；[0040](3)按一定尺寸將上述陽極功能層薄膜坯片和陽極支撐層薄膜坯片構成的雙層水系流延陽極結構坯體切割成坯片，然後進行熱壓整平，處理的溫度80?120°C，壓力10?20MPa，時間 20 ?40min ；
[0041](4)然後1350?1400°C高保溫2?4h共燒獲得中溫SOFC平板式陽極支撐型電池陽極，其中陽極功能層厚度為20?30 μ m，陽極支撐層厚度300?500 μ m。
[0042]其中，
[0043]製備陽極功能層材料中的YSZ粉體為8YSZ，購自日本TOSOH公司，型號為TZ-8YS。
[0044]製備陽極支撐層材料中的YSZ粉體為3YSZ或5YSZ ;更優選為3YSZ ;3YSZ、5YSZ購自泛美亞(九江)高科技材料有限公司，型號分別為TYPE YSZ-F-DM-3.0和TYPEYSZ-F-DM-5.0。
[0045]具體實施例如下:
[0046]實施例1
[0047]製備中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構:
[0048](I)製備水系的陽極功能層漿料(含水率38wt% ):其中，Ni0:8YSZ為50:50重量比，其燒結前粉體的粒度為0.35 μ m，兩種粉體的粒度基本相同；造孔劑為單分散的球形的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，造孔劑的孔徑約為1.8 μ m，其用量為N1和8YSZ總質量的5wt% ;採用流延工藝流延陽極功能層薄膜坯片，30°C乾燥1min後厚度為30 μ m ;
[0049](2)製備水系的陽極支撐層漿料(含水率35wt% ):其中，Ni0:5YSZ為60:40重量t匕，其燒結前粉體的粒度為0.7 μ m，兩種粉體的粒度基本相同，其造孔劑為單分散的球形的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，造孔劑的孔徑約為5 μ m，其用量為N1和5YSZ總質量的7wt%;採用流延工藝在步驟(I)中經乾燥後陽極功能層薄膜坯片上流延陽極支撐層薄膜坯片，然後80°C乾燥1min後達到陽極支撐層薄膜坯片的厚度為400 μ m,形成雙層水系流延陽極結構坯體；
[0050](3)將上述陽極功能層薄膜坯片和陽極支撐層薄膜坯片構成的雙層水系流延陽極結構坯體切割成12.5*12.5cm*cm大小的坯片，然後進行熱壓整平，處理的溫度90°C，壓力為15Mpa，保溫保壓時間為30min ；
[0051](4)然後1400°C高保溫4h共燒獲得中溫SOFC平板式陽極支撐型電池陽極，其中陽極功能層厚度為20 μ m,陽極支撐層厚度300 μ m,此時尺寸為10*10cm*cm。
[0052]為了表徵所製備的陽極結構具有低衰減性，需要在該陽極上再製備商業化的電解質和陰極(並保證所使用的電解質和陰極性能的衰減率小於1.0% /10h)，獲得SOFC單電池；製備過程如下:
[0053]1、採用日本TOSOH公司的8YSZ粉體(粉體粒徑為90nm)製備電解質漿料，漿料配比是85被％的8YSZ粉體和15wt%的無水乙醇，球磨12小時後待用；
[0054]2、將上述電解質漿料噴塗在所製備的陽極結構(規格為10*10cm*cm)的陽極功能層的表面，厚薄均勻，所噴漿料的總重量為2.2g，靜止、乾燥後通過1400°C燒成獲得半電池；
[0055]3、在上述半電池的電解質表面採用絲網印刷法印刷陰極漿料(該陰極漿料購於德國H.C.Starck的錳酸鑭鍶陰極漿料)，陰極面積為7*7cm*cm，陰極漿料的重量為1.5g。乾燥後在1080°C下焙燒獲得SOFC單電池。[0056]製得的SOFC單電池的斷面SEM圖如圖1所示，進行電池測試評價，其測試結果如下:大電池的面積為10*10cm*cm,有效面積為7*7cm*cm,測試溫度為750°C,以空氣和氫氣分別為氧化氣體和燃料。測試結果表明其長期穩定性能好，衰減率小於1.0% /10h(測試條件為在0.7V下放電，最大輸出功率為0.3W/cm2，電池的開路電壓為1.17V)。同時可以經受四次熱循環。
[0057]實施例2
[0058]製備中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構:
[0059](I)製備水系的陽極功能層漿料(含水率40wt% ):其中，Ni0:8YSZ為45:55重量t匕，其燒結前N1粉體的粒度為0.15 μ m, 8YSZ粉體的粒度為0.25 μ m ;其造孔劑為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，單分散的球形，造孔劑的孔徑約為3.0μπι，其用量N1和8YSZ總質量的3.0wt%。採用流延工藝流延陽極功能層薄膜乾燥5min後厚度為36 μ m ;
[0060](2)製備水系的陽極支撐層漿料(含水率36wt% )，配比為Ni0:3YSZ為55:45重量比，其燒結前N1粉體的粒度為0.6 μ m，3YSZ粉體的粒度為0.8 μ m，其造孔劑為甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，單分散的球形，造孔劑的孔徑約為5 μ m,其用量為N1和3YSZ總質量的
9.0wt採用流延工藝在步驟(I)中經乾燥後陽極功能層薄膜坯片上流延陽極支撐層薄膜坯片，然後90°C乾燥15min後達到陽極支撐層薄膜坯片的厚度為510μπι，形成雙層水系流延陽極結構坯體；
[0061](3)將上述陽極功能層薄膜坯片和陽極支撐層薄膜坯片構成的雙層水系流延陽極結構坯體切割成12.5*12.5cm*cm大小的坯片，進行熱壓疊層，熱壓整平，處理的溫度120°C，壓力為20Mpa，保溫保壓時間為20min ；
[0062](4)然後1380°C高保溫3h共燒獲得中溫SOFC平板式陽極支撐型電池陽極結構，其中陽極功能層厚度為25 μ m ;陽極支撐層厚度400 μ m,此時尺寸為10*10cm*cm。
[0063]為了表徵所製備的陽極具有低衰減性，需要在該陽極上再製備商業化的電解質和陰極(即保證所使用的電解質和陰極性能的衰減率小於1.0% /10h)，獲得SOFC單電池，製備過程同實施例1，製得的SOFC單電池的斷面SHM圖同圖1所示。
[0064]單電池製備完成後，進行電池測試評價，測試溫度為750°C，以空氣和氫氣分別為氧化氣體和燃料，電池穩定性測試結果如圖2所示。測試結果如下:大電池的面積為10*10cm*cm,有效面積為7*7cm*cm,其長期穩定性能好,衰減率小於1.0% /10h (測試條件為在0.7V下放電，最大輸出功率為0.33W/cm2，電池的開路電壓為1.15V)。同時可以經受五次熱循環。
【權利要求】
1.一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構，包括陽極功能層和與所述陽極功能層緊密結合的陽極支撐層；所述陽極功能層由質量配比為(45~55): (55~45)的N1粉體和YSZ粉體摻入佔N1粉體和YSZ粉體總量3~6wt %的造孔劑後燒結製得；所述陽極支撐層由質量配比為(50~60): (50~40)的N1粉體和YSZ粉體摻入佔N1粉體和YSZ粉體總量5~9wt%的造孔劑後燒結製得；其中，YSZ表示氧化釔穩定的氧化鋯。
2.如權利要求1所述的一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構，其特徵在於，燒結所述陽極功能層所用的N1粉體粒徑為0.1~0.4 μ m，YSZ粉體粒徑為0.1~0.4 μ m，造孔劑粒徑為L O~3.0 μ m。
3.如權利要求2所述的一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構，其特徵在於，燒結所述陽極支撐層所用的N1粉體粒徑為0.5~1.0 μ m，YSZ粉體粒徑為0.5~1.0 μ m，造孔劑的粒徑為5.0~10.0ym0
4.如權利要求3所述的一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構，其特徵在於，燒結所述陽極支撐層所用的YSZ粉體為3YSZ或5YSZ。
5.如權利要求4所述的一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構，其特徵在於，燒結所述陽極功能層所用的YSZ粉體為8YSZ。
6.如權利要求1所述的一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構，其特徵在於，燒結所述陽極功能層和燒結所述陽極支撐層所用的造孔劑均選自單分散的球形造孔劑聚甲基丙烯酸甲酯。
7.如權利要求1所述的一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構，其特徵在於，所述陽極功能層的厚度為20~30 μ m，所述陽極支撐層的厚度為300~500 μ m。
8.如權利要求1-7任一所述的一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構的製備方法，包括以下步驟: (1)按陽極功能層材料配比稱取N1粉體、YSZ粉體和造孔劑，製備水系陽極功能層漿料，採用流延工藝流延陽極功能層薄膜坯片，然後乾燥； (2)按陽極支撐層材料配比稱取N1粉體、YSZ粉體和造孔劑，製備水系陽極支撐層漿料，在上述乾燥後的陽極功能層薄膜坯片上，採用流延工藝流延陽極支撐層薄膜坯片，然後乾燥，形成雙層水系流延陽極結構坯體； (3)然後將上述乾燥後的雙層水系流延陽極結構坯體按一定尺寸切割後熱壓整平； (4)然後高溫共燒，獲得中溫SOFC平板式陽極支撐型電池陽極結構。
9.如權利要求8所述的一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構的製備方法，其特徵在於，步驟(1)中，所述水系陽極功能層漿料含水率為35~40wt%;所述乾燥的溫度為30~60°C,乾燥的時間為5~1min ;所述乾燥後的陽極功能層薄膜還片的厚度為25~40 μ m0
10.如權利要求8所述的一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構的製備方法，其特徵在於，步驟(2)中，所述水系陽極支撐層漿料含水率為35~40wt% ;所述乾燥的溫度為80~90°C，乾燥的時間為10~20min ;所述乾燥後陽極支撐層薄膜坯片的厚度為400-700 μ mD
11.如權利要求8所述的一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構的製備方法，其特徵在於，步驟(3)中，所述熱壓整平的工藝條件為溫度80~120°C，壓力10~20MPa，時間 20 ~40min。
12.如權利要求8所述的一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構的製備方法，其特徵在於，步驟(4)中，所述高溫共燒的溫度為1350~1400°C，保溫時間為2~4h。
13.如權利要求1-7任一所述的一種中溫SOFC平板式陽極支撐型單電池陽極結構在SOFC單電池領域的 應用。
【文檔編號】H01M4/88GK104037425SQ201410223094
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月23日 優先權日:2014年5月23日
【發明者】羅凌虹, 吳也凡, 石紀軍, 黃祖志, 程亮, 孫良良 申請人:景德鎮陶瓷學院