[发明专利]一种阳极不用还原的固体氧化物燃料电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能陶瓷技术领域，涉及到合金制备过程、陶瓷粉体制备与加工，特别是涉及到制造高比表的多孔结构阳极与阳极不用还原的固体氧化物燃料电池的制作方法。 

背景技术

固体氧化物燃料电池为新型的能量转换设备，它具有高效率、低污染能优点，受到广泛的关注。固体氧化物燃料电池的阳极为多金属孔陶瓷，传统固体氧化物燃料电池中，使用最多的阳极为镍基阳极。镍基阳极采用的阳极催化剂为镍，它的的前躯体为NiO，固体氧化物燃料电池发电前，必须使用氢气使NiO中的Ni还原。Ni具有良好的催化性能和导电性，但在燃料气为碳氢燃料时，使用镍基阳极的固体氧化物燃料电池，有抗积碳能力差和镍易团聚等缺陷；同时此种阳极发电前要先行还原才能使用，浪费时间与资源，电池启动工序复杂。使用镍基阳极的固体氧化物燃料电池的上述缺陷，影响固体氧化物燃料电池的使用性能。 

已有研究发现镍铜合金不仅拥有优良的催化性能，还具有较好的抗积碳性能。用镍铜合金为阳极催化剂，采用本发明中的固体氧化物燃料电池的制作方法，可以克服上述镍基阳极所带来的问题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种通过使用镍铜合金粉体为阳极材料，采用特殊工艺，适宜制备各种结构的固体氧化物燃料电池的方法。在发明人以前的发明21110260959.5中，提供了一种用高比表活性炭为模板，通过附着-烘干-煅烧等途径制备镍铜合金粉体的方法。用此种合金粉体为固体氧化物 燃料电池的阳极催化剂，采用本发明中的固体氧化物燃料电池的制作方法，可以克服传统镍基阳极所带来的问题。本发明的技术方案和制备方法如下： 

1.电解质支撑固体氧化物燃料电池的制备 

电解质基片制备 

（a）称取一定质量电解质粉体，加入一定比例粘合剂，研磨，使粉体均匀混合，过筛。 

（b）按制作基片面积，称取一定质量的混合粉体转入模具中加压成型。 

（c）压制成型的电解质片放入高温电阻炉里高温烧结，烧结过程包括：加热、保温、冷却、冷却到室温。 

具体操作：将需加工的电解质基片放入高温电阻炉中程序升温至所需温度，升温速率控制在2~6℃/min，加热期间选取4~5个保温温度，在每个保温温度下保温2~5小时；冷却时，降温速率控制在10~15℃/min，冷却期间选取4~5个保温温度，在每个保温温度下保温3~5小时电池，直至冷却到室温；整个过程在空气中进行。 

阴极的制备 

（a）将阴极粉体与电解质粉体以一定的比例混合，加入一定比例粘合剂，研磨，使粉体均匀混合，过筛，得到阴极混合粉体。 

（b）将一定质量阴极混合粉体均匀、牢固的制备到电解质基片一侧，制备方法有浆料涂覆法、丝网印刷法、等离子喷涂法等。 

可根据不同加工方法对粉体的要求，将粉末加工成不同形式。如：干粉、浆料、均匀悬浮液等。 

如果阴极层的加工方法，要求电解质基片不先进行烧结。采用此方法制备阴极层时，电解质基片可不进行的烧结成型。 

（c）将电池片放入高温电阻炉里高温烧结，烧结过程包括：加热、保温、冷却、冷却到室温。 

具体操作：将需加工的电池片放入高温电阻炉中程序升温至所需温度，升温速率控制在2~4℃/min，加热期间选取2~3个保温温度，在每个保温温度下保温2~3小时；冷却时，降温速率控制在10~15℃/min，冷却期间选取2~3个保温温度，在每个保温温度下保温1~2小时电池，直至冷却到室温。整个过程在空气中进行。

阳极制备 

（a）将镍铜合金粉体与电解质粉体以一定的比例混合，再加入一定比例粘合剂，使粉体均匀混合，过筛，得到阳极混合粉体。 

（b）将一定质量阳极混合粉体均匀、牢固的制备到电解质基片的另一侧。制备方法有浆料涂覆法、丝网印刷法、等离子喷涂法等。 

可根据不同加工方法对粉体的要求，将粉末加工成不同形式。如：干粉、浆料、均匀悬浮液等。 

（c）将电池片放入高温电阻炉里高温烧结，烧结过程包括：加热、保温、冷却、冷却到室温。 

具体操作：将电池片放入无氧气氛或还原气氛的高温电阻炉中程序升温至所需温度，升温速率控制在2~6℃/min，加热期间选取4~5个保温温度，在每个保温温度下保温2~5小时；冷却时，降温速率控制在10~20℃/min，冷却期间选取4~5个保温温度，在每个保温温度下保温1~5小时电池，直至冷却到室温。整个过程一直保持在无氧气氛或还原气氛下进行。 

2. 阳极支撑固体氧化物燃料电池制备