[发明专利]一种中低温固体氧化物燃料电池电解质涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种中低温固体氧化物燃料电池电解质涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将亚微米级电解质粉末、去离子水和分散剂混合均匀，调节pH值至6～11，置于球磨罐中球磨0.5～4h；加入粘结剂后继续球磨2～20h，得到稳定分散的浆料，其中，所述亚微米级电解质粉末包括掺杂氧化铈、掺杂镓酸镧、掺杂氧化铋、质子导体中的至少一种，亚微米级电解质粉末和去离子水的质量比为30～65:35～70；分散剂的质量占亚微米级电解质粉末的质量的3％～10％；粘结剂的质量占亚微米级电解质粉末的质量的2％～12％；

(2)对步骤(1)制备的浆料进行喷雾干燥，获得微米级电解质团聚粉末；

(3)采用低压等离子喷涂技术使微米级电解质团聚粉末熔化或汽化，并使其高速撞击到基体表面得到致密电解质涂层；

所述步骤(2)中，喷雾干燥的工艺参数为：进气流量为2～5m³/h，进口温度为200～350℃、出口温度为60～130℃，送料速度为50～150mL/min；

所述步骤(3)中，低压等离子喷涂技术使用的喷枪类型为直流非转移弧等离子喷枪，喷涂压力＜2000Pa，喷涂功率为40～180kW，工作气体流量Ar 20～110L/min、He 0～90L/min、H₂ 0～20L/min，送粉量为1～40g/min，喷涂距离为200～1200mm；

所述分散剂为聚丙烯酸，所述粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮。

2.根据权利要求1所述的中低温固体氧化物燃料电池电解质涂层的制备方法，其特征在于，亚微米级电解质粉末和去离子水的质量比为50～60:40～50；分散剂的质量占亚微米级电解质粉末的质量的5％～8％；粘结剂的质量占亚微米级电解质粉末的质量的6％～10％。

3.根据权利要求1所述的中低温固体氧化物燃料电池电解质涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，调节pH值的试剂为氨水、氢氧化铵、碳酸氢铵、碳酸铵、醋酸溶液中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的中低温固体氧化物燃料电池电解质涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，微米级电解质团聚粉末的形状呈球形、近球形或苹果形，粒径为5～60μm。

5.根据权利要求1所述的中低温固体氧化物燃料电池电解质涂层的制备方法，其特征在于，所述基体为不锈钢基材，或是燃料电池的阳极层或阴极层或电解质层，或是燃料电池的阳极与电解质层间的过渡层，或是燃料电池的阴极与电解质层间的过渡层；所述基体的结构形状是平面的，或是曲面的，其微观表面是致密的，或是多孔的。

6.根据权利要求1～5任一项所述的中低温固体氧化物燃料电池电解质涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述基体在喷涂前采用辅助外预热或喷涂射流预热至温度＞400℃。

7.根据权利要求1～6任一项所述方法制备得到的中低温固体氧化物燃料电池电解质涂层。

8.根据权利要求7所述的中低温固体氧化物燃料电池电解质涂层，其特征在于，所述电解质涂层的厚度为3～80μm，致密度大于95％。