[发明专利]一种固体氧化物燃料电池多孔阳极支撑体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固体氧化物燃料电池多孔阳极支撑体及其制备方法，制备方法包括：(1)制备多孔阳极支撑体粉末；(2)炼泥：将多孔阳极支撑体粉末和添加剂混合，得预混物料，将预混料置于轧膜机中进行炼泥，制得多孔阳极支撑体泥块；其中添加剂为去离子水、水基粘结剂和增塑剂按重量比为100:15‑40:15‑40混合的混合溶液；(3)对多孔阳极支撑体泥块进行粗轧、精轧、干燥、冲片、除胶和烧结，制得。本申请中采用水基粘结剂，其完全无毒，不需要采用有机溶剂进行溶解，只需加入水溶解即可，大大节约了成本，并且在排胶过程中不会残留在坯体中，解决了现有技术中采用非水基粘结剂产生的不利影响，同时还提高了生坯的强度和韧性。

技术领域

本发明属于固体氧化物燃料电池技术领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池多孔阳极支撑体及其制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将化学能直接转化成电能的高效全固态电化学装置，SOFC主要有平板状和管状两种结构类型，不同的结构类型需要采用与之相匹配的制备工艺。比较而言，平板状SOFC具有成本低，成型工艺简单等优点。

NiO/YSZ多孔陶瓷是SOFC中常用的一种阳极材料，一般采用干压、流延和挤出成型等成型方法，采用上述成型方法制备NiO/YSZ多孔陶瓷材料在成型工艺难度和制作成本以及制品的形状和尺寸受到一定的限制，如：干压成型制备的制品形状比较单一，无法制备大尺寸的制品，并且其制品的微观结构不均匀；流延成型是制备厚度较薄，且平坦、大规格陶瓷薄坯片的良好方法，但其多采用双元有机溶液作为溶剂，不但成本高，并且对环境造成严重污染，其工艺配方的复杂，导致其制品的成型难度大且成品率较低；挤出成型主要用于制备管式的陶瓷制品，该成型工艺复杂，且该成型方法容易出现保水性不足导致微观结构不均匀，并且制品变形和开裂等问题。

轧膜成型是一种陶瓷膜片可塑成型工艺，具体为：将混合好的粉体加入一定量的有机粘结剂、增塑剂，然后置于陶瓷轧膜机中，轧膜机由两个相向滚动的轧辊构成，当轧辊转动时，放在轧辊之间的瓷料不断受到挤压，使瓷料中的每个粒子都能均匀地覆盖一层有机粘结剂。在轧辊不停地挤压下，泥料中的气泡不断被排除，水分不断被蒸发，最后轧出所需厚度的薄片或薄膜，再由冲片机冲出所需尺寸的坯片。轧膜成型具备有比流延成型更加简单的工艺配方，比如：添加剂种类更好，不需要添加分散剂和除泡剂等。另外轧膜成型的设备简单，从而降低了制备成本。

目前轧膜成型法采用水基体系制备膜片时通常情况下比流延成型使用的粘结剂和增塑剂的量要少、固含量更高，从而使得轧膜成型的生坯片存在干燥后膜片塑性差等问题，不利于后续的加工成型。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种固体氧化物燃料电池多孔阳极支撑体及其制备方法，以解决现有技术中制得的多孔阳极材料干燥后膜片塑性差，不易于后续加工成型的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种固体氧化物燃料电池多孔阳极支撑体，其制备方法包括以下步骤：

(1)制备多孔阳极支撑体粉末

将氧化亚镍粉末、8wt％Y₂O₃-ZrO₂粉末及造孔剂混合，球磨，得浆料，对浆料进行烘烤，制得多孔阳极支撑体粉末；氧化亚镍粉末、8wt％Y₂O₃-ZrO₂粉末及造孔剂的重量比为60:40:0-30；

(2)炼泥

将多孔阳极支撑体粉末和添加剂混合，得预混物料，将预混料置于轧膜机中进行炼泥，制得多孔阳极支撑体泥块；其中添加剂占多孔阳极支撑体粉末重量的30-100％，添加剂为去离子水、水基粘结剂和增塑剂按重量比为100:15-40:15-50混合的混合溶液；