[发明专利]一种阳极支撑型中温SOFC单电池的8YSZ电解质薄膜制备方法

摘要

本发明公开了一种阳极支撑型中温SOFC单电池的8YSZ电解质薄膜制备方法，其关键点在于通过采用双重稳定机制“静电位阻”和“空间位阻”和对分散剂及粘结剂的合理使用，获得高固含量（固含量大于45vol%）、分散均匀的纳米级8YSZ（8mol%的氧化钇稳定的氧化锆）水系流延浆料，然后进行流延成型进而获得高固含量、粉体颗粒分布均匀及含极少量有机物（分散剂和粘结剂）的大面积8YSZ生坯薄膜，该薄膜与一定厚度的阳极（8YSZ+NiO，其配比为1:1重量比）生坯流延膜热压叠层后共烧可获得中温SOFC半电池，其中8YSZ层为电解质薄膜，其面积为10×10cm×cm、厚度为10～30μm、相对密度大于96%、致密度高，气密性好。

主权项

一种阳极支撑型中温SOFC单电池的8YSZ电解质薄膜制备方法，依次包括如下工艺步骤：(1) 将粒径为50～90nm的8YSZ粉体加入到装有蒸馏水的球磨罐中，以不低于350转/分钟的速度进行行星快速球磨1～2小时；所述蒸馏水预先采用氨水调节好pH值为9～11，球磨子采用径粒为0.5～1.0mm的氧化锆球磨子；(2) 加入分散剂，以不低于350转/分钟的速度进行快速球磨2～3hr后再以150～200转/分钟的速度进行慢速球磨24～48hr；所述分散剂选自分子量为1000～3000g/mol聚丙烯酸类分散剂，其用量按下述方法计算：以比表面积为10m²/g 的8YSZ粉体为基准，分散剂的用量为粉体重量的1.0～2.0%；如果8YSZ粉体的比表面积增大，则分散剂的用量按同比例增大；(3) 再加入粘结剂，继续慢速球磨24～48hr制得水系浆料；所述粘结剂为水溶性的，且玻璃转化温度点在‑10℃～室温之间，粘结剂的颗粒大小为亚微米级，用量为8YSZ粉体重量的2.0～5.0%；(4) 将上述所得的水系浆料真空除泡后进行流延操作，其流延厚度为80～120μm；(5) 上述所得流延薄膜在室温下干燥后获得坯片厚度为60～90μm的大面积8YSZ薄膜坯片；(6) 将上述所获得的8YSZ薄膜坯片带支撑膜带与事先流延好的阳极厚膜坯片进行热压叠层，热压温度为90～120℃且压力为80～110Mpa，保温保压20～60min待用；(7) 将上述所制备的8YSZ电解质薄膜及阳极复合膜坯片进行切割获得125×125mm×mm大小的膜片待用；(8) 将上述获得的膜片进行烧结，烧结最高温度为1360～1400℃保温2～4hr。