[发明专利]用于燃料电池的阳极和用于制造阳极的方法

说明书

本发明基于一种用于燃料电池、尤其用于固体氧化物燃料电池的阳极（10），所述阳极至少基本上由陶瓷金属的复合材料（12）形成，所述复合材料掺杂有至少一种添加剂（14）。提出，添加剂（14）具有至少20m²/g的比表面积。

背景技术

已经提出一种用于燃料电池、尤其用于固体氧化物燃料电池的阳极，所述阳极至少基本上由陶瓷金属的复合材料形成，所述复合材料掺杂有至少一种添加剂。

发明内容

本发明基于一种用于燃料电池、尤其用于固体氧化物燃料电池的阳极，所述阳极至少基本上由陶瓷金属的复合材料形成，所述复合材料掺杂有添加剂。

提出，添加剂具有至少20m²/g的比表面积。

在本文中尤其应将“阳极”理解成燃料电池的燃烧气体电极。在本文中应将“燃料电池”尤其理解为如下设备，所述设备被设置用于，至少将至少一种尤其连续输送的燃烧气体、尤其氢气和/或一氧化碳和至少一种阴极气体、尤其氧气的化学反应能尤其转换成电能和/或热能。“陶瓷金属的复合材料”在本文中尤其应理解为由金属基质中的至少一种陶瓷材料构成的复合材料，尤其金属陶瓷。“陶瓷材料”在本文中尤其应理解为无机的、非金属的材料。尤其地，陶瓷材料能够至少部分地是结晶的和/或多晶的。“非金属”在本文中尤其应理解成，陶瓷至少尽可能地不具有尤其基于金属键的金属特性，然而可以包括金属化合物，诸如金属氧化物和/或硅化物。尤其地，陶瓷是工程陶瓷。尤其地，陶瓷材料是氧化锆，尤其是钇稳定氧化锆。金属基质尤其由金属材料、优选镍形成。尤其地，阳极由加工成薄层、尤其印刷层和/或浇注薄膜的由氧化镍和钇稳定氧化锆构成的混合物制造。尤其地，能够为由氧化镍和钇稳定氧化锆构成的混合物添加成孔剂、有机粘合剂和/或其他添加物。尤其地，阳极与燃料电池的至少一个其他功能层、例如阴极和/或电解质复合的情况下烧结成燃料电池或半电池。尤其地，阳极在烧结之后具有带有两个彼此交错的框架结构的结构，其中一个由钇稳定氧化锆形成，并且第二个由氧化镍形成。在复合材料之内的适合的孔结构可以存在，通过适合的烧结参数和/或通过添加成孔剂产生。在烧结阳极之后，氧化镍在高温下、尤其在600℃和1000℃之间的温度下在还原氛围中转换成镍。

“添加剂”在本文中尤其应理解成如下物质，所述物质添加给复合材料尤其用于影响材料特性。尤其地，添加剂被设置用于，在制造阳极期间，尤其在烧结工艺之前和/或期间添加给复合材料。尤其地，添加剂被设置用于，影响复合材料的烧结性能。添加剂尤其被设置用于，使阳极的复合材料的烧结性能至少基本上匹配于燃料电池功能层的烧结性能，阳极与所述燃烧电池功能层在制造时烧结在一起。尤其地，添加剂具有至少20m²/g、有利地至少50m²/g、尤其优选地至少100m²/g的比表面积。

通过这种设计方案，能够提供关于制造、尤其关于与燃料电池的其他功能层烧结在一起具有改进特性的阳极。尤其地，通过添加剂的大的比表面积，能够实现在添加剂和复合材料的组分、尤其氧化镍和钇稳定氧化锆之间的有利地好的和/或均匀的接触。由此能够实现，添加剂的作用在有利地小的浓度情况下已经出现。

此外提出，添加剂在复合材料中的含量为最高1000ppm，有利地最高750ppm并且尤其有利地最高500ppm。尤其地，添加剂的含量相对于复合材料的基本组分的和最高为1000ppm。添加剂的含量尤其相对于复合材料中的氧化镍和钇稳定氧化锆的质量的和最高为1000ppm。通过添加剂的小的含量，能够有利地至少尽可能地避免在复合材料之内的异相并且有利地将这种异相对阳极的特性的负面影响、例如传导性的降低最小化。

此外提出，添加剂至少基本上是纳米粉末。“纳米粉末”在本文中尤其应理解成如下粉末，所述粉末具有最大100nm、优选最大80nm、有利地最大50nm和尤其优选地最大20nm的微粒尺寸。通过小的微粒尺寸，能够实现有利地大的比表面积。