[发明专利]一种燃料电池阴极制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池领域，尤其是涉及一种燃料电池阴极制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池被誉为21世纪最富有开发与应用潜力的绿色环保能源工程，有着深刻的经济和社会背景。固体氧化物燃料电池是一种将化学能直接转化成电能的全固态电化学发电装置，具有环境友好、能量转换效率高和燃料适应广泛等优点，是世界各国竞相发展的一种新型绿色能源。

固体氧化物燃料电池主要有三部分构成，分别为：阴极、阳极和电解质。在这三部分中，阴极由于具有吸附氧的能力和解离氧的性能，因此它具有非常重要的作用。对阴极的要求是：具有多孔性，从而允许反应气体容易扩散到三相界面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种燃料电池阴极制备方法，该法具有使用原材料广泛，加工方便、使用温度范围广、耐冲击、强度高等特点，广泛适合用于燃料电池的制备，对于固体氧化物燃料电池的广泛应用具有重要的意义。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种燃料电池阴极制备方法，其特征是：通过在基材表面添加熔覆材料，并利用激光束使之与基材表面薄层一起熔凝。

为了使制造出来的阴极能够更好的工作，所述的熔覆材料采用的是LSM材料，即La0.8Sr0.2MnO3；所述的基材采用的是YSZ材料制成。

本发明的有益效果是：由于激光熔覆技术所制备的涂层，相比于其他技术所制备的涂层所浪费的粉料很少，粉料的利用率高，所制备的涂层的温度梯度较大，固体粒子晶粒不易长大，晶粒细小等优点，另外，在喷涂过程中具有一定的孔隙率，此法的另一个特点为，所制备的涂层表面粗糙度较大，因此，采用此技术制备固体氧化物燃料电池的阴极，具有涂层和基体结合强度高，有一定的气孔率，使氧容易吸附和解离等优点，因此此法非常适合制备固体氧化物燃料电池的阴极。

具体实施方式

采用激光熔覆覆技术制备固体氧化物燃料电池阴极的方法，所述方法按如下步骤进行：将直径为25-45μm的LSM粉末，覆盖在YSZ基体表面上。采用一定强度的激光束对覆盖层的LSM进行加热处理，使得LSM粉末熔化，经冷却后形成具有一定厚度的熔覆层，另外，根据所需厚度调整LSM粉末的量，以此获得所需要的阴极。

在固体氧化物燃料电池中，LSM被认为是传统的阴极材料，它具有电导率高，催化活性高，良好的化学稳定性，热膨胀系数较低等优点，在固体氧化物燃料电池领域中广泛应用。

本发明利用激光熔覆技术制备固体氧化物燃料电池的LSM阴极，通过制定合理的工艺参数，在YSZ电解质上喷涂La0.8Sr0.2MnO3(LSM)阴极材料，使之成为LSM-YSZ-Ni-YSZ结构的单电池，并可根据具体需要选择合适的厚度，利用不同的工艺调整涂层，以达到工业用要求。该方法制备的阴极具有良好的效果。

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明：

实施例：

将成分为La0.8Sr0.2MnO3(LSM)粒度为40μm的粉体，通过激光熔覆熔化后，使之在厚度为1mmYSZ基板上形成涂层，使其厚度达到30μm后，冷却之后，即可制成所需要的固体氧化物燃料电池LSM阴极。