The invention discloses a preparation method of a fuel cell with ordered porous electrode, which is characterized in that the electrode pore structure with ordered columnar cell structure, porous layer of electrolyte / electrode catalyst impregnated with the dense electrolyte layer / porous electrode catalyst impregnated with an electrolyte layer. The preparation method comprises the following steps: (1) pore structure of electrolyte layer size, dense electrolyte layer slurry preparation and electrode catalyst impregnating solution is prepared; (2) porous electrolyte layer / dense electrolyte layer / electrolyte layer of porous skeleton; (3) dipping porous electrode catalyst electrolyte skeleton. The prepared battery can not only provide good gas transmission channels and ion, electron conductive network, has better performance than the traditional solid oxide fuel cell, but also has a matching performance, low preparation cost, simple manufacture process, good thermal expansion, can be used as a fuel cell and electrolytic cell, with the development of good prospects.
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
具有有序孔結(jié)構(gòu)電極的燃料電池的制備方法
本專利技術(shù)涉及燃料電池
，具體涉及到一種一種具有有序孔結(jié)構(gòu)電極的固體氧化物燃料電池的制備方法。
技術(shù)介紹
固體氧化物燃料電池(SOFCs)是一種將燃料氣體的化學(xué)能以高效的方式直接轉(zhuǎn)化成電能的電化學(xué)裝置，其具有燃料選擇性高、可熱電聯(lián)供、環(huán)境友好、安全可靠等特點，可以廣泛地應(yīng)用于大型電站，分布式電站，汽車輔助電源，家庭熱電聯(lián)供系統(tǒng)等民用領(lǐng)域，同時也可以應(yīng)用于軍工電源等。因此，SOFCs的發(fā)展對于能源的高效利用和多元化發(fā)展具有重大的意義。在固體氧化物燃料電池中，電極反應(yīng)一般被認(rèn)為局限在電極/電解質(zhì)界面處發(fā)生，在這一界面反應(yīng)物同時接觸電子導(dǎo)電相和離子導(dǎo)電相，這一界面又被稱為三相界面，它的大小直接影響電極材料的反應(yīng)活性進(jìn)而影響電池的電化學(xué)性能。此外，電極材料一般要求必須具有較高的電子電導(dǎo)和高度的穩(wěn)定性從而降低歐姆極化和保證長期測試過程中性能的穩(wěn)定，同時電極材料必須具有合適的熱膨脹系數(shù)，以達(dá)到與電解質(zhì)材料匹配的要求。在傳統(tǒng)的SOFCs制備技術(shù)中，通常是將陽極支撐體(NiO-YSZ)與電解質(zhì)薄膜(YSZ)在高溫下共燒結(jié)制備而成。通過共燒結(jié)技術(shù)制備的SOFC通常具有電極結(jié)構(gòu)孔隙率低，結(jié)構(gòu)單一，電極與電解質(zhì)界面接觸較差等缺點，同時，在高溫?zé)Y(jié)過程中，電極材料和電解質(zhì)材料之間還會發(fā)生元素的揮發(fā)和遷移而造成組成的變化，高溫?zé)Y(jié)也容易導(dǎo)致電極催化劑反生團聚，顆粒長大現(xiàn)象，導(dǎo)致電極中活性位減少，從而影響電池的性能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有的固體氧化物燃料電池的制備方法的上述缺點與不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種具有有序孔結(jié)構(gòu)電極的固體...
【技術(shù)保護點】
具有有序孔結(jié)構(gòu)電極的燃料電池的制備方法，其特征在于，其電極具有有序的柱狀孔結(jié)構(gòu)，電池結(jié)構(gòu)為依次疊合的浸漬有電極催化劑的多孔電解質(zhì)層/致密電解質(zhì)層/浸漬有電極催化劑的多孔電解質(zhì)層，包括以下步驟：(1)有序孔結(jié)構(gòu)電解質(zhì)層漿料的制備：將8mol％氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷粉體在350～500℃下預(yù)燒2～4h；稱取100g的預(yù)燒后的粉體，加入粉體質(zhì)量2～6％的聚醚砜和粉體質(zhì)量20～30％的N，N?二甲基甲酰胺研磨配置成多孔電解質(zhì)層漿料；(2)致密電解質(zhì)層漿料的制備：稱取300g預(yù)燒后的粉體，加入粉體質(zhì)量的1～3％的魚油作為分散劑和粉體質(zhì)量的60～70％無水乙醇?甲苯(乙醇與甲苯質(zhì)量比為2:3)混合溶劑，球磨4?24h后，再加入粉體質(zhì)量3～8％的PVB和粉體質(zhì)量3～8％DOP分別作為粘結(jié)劑和增塑劑，球磨24?48h后得到致密電解質(zhì)層漿料；(3)電極催化劑浸漬液的制備：陽極電極催化劑浸漬液：按NiO?8YSZ(60?40wt％)化學(xué)式計量比，將Ni(NO
【技術(shù)特征摘要】
1.具有有序孔結(jié)構(gòu)電極的燃料電池的制備方法，其特征在于，其電極具有有序的柱狀孔結(jié)構(gòu)，電池結(jié)構(gòu)為依次疊合的浸漬有電極催化劑的多孔電解質(zhì)層/致密電解質(zhì)層/浸漬有電極催化劑的多孔電解質(zhì)層，包括以下步驟：(1)有序孔結(jié)構(gòu)電解質(zhì)層漿料的制備：將8mol％氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷粉體在350～500℃下預(yù)燒2～4h；稱取100g的預(yù)燒后的粉體，加入粉體質(zhì)量2～6％的聚醚砜和粉體質(zhì)量20～30％的N，N-二甲基甲酰胺研磨配置成多孔電解質(zhì)層漿料；(2)致密電解質(zhì)層漿料的制備：稱取300g預(yù)燒后的粉體，加入粉體質(zhì)量的1～3％的魚油作為分散劑和粉體質(zhì)量的60～70％無水乙醇-甲苯(乙醇與甲苯質(zhì)量比為2:3)混合溶劑，球磨4-24h后，再加入粉體質(zhì)量3～8％的PVB和粉體質(zhì)量3～8％DOP分別作為粘結(jié)劑和增塑劑，球磨24-48h后得到致密電解質(zhì)層漿料；(3)電極催化劑浸漬液的制備：陽極電極催化劑浸漬液：按NiO-8YSZ(60-40wt％)化學(xué)式計量比，將Ni(NO3)2、Y(NO3)3和ZrOCl2溶于去離子水中，加入金屬離子摩爾量的1.2-1.5倍的檸檬酸銨和硝酸調(diào)節(jié)pH＝10，配制成0.25mol/L濃度的浸漬液；陰極電極催化劑浸漬液：按目標(biāo)產(chǎn)物L(fēng)a0.8Sr0.2MnO3-8YSZ(50-50wt％)化學(xué)式計量比的La(NO3)3、Sr(NO3)2、Mn(NO3)2、Y(NO3)3和ZrOCl2溶于去離子水中，加入金屬離子摩爾量的1.2-1.5倍的檸檬酸銨和適量硝酸配制成0.25mol/L濃度的浸漬液；(4)多孔電解質(zhì)層/致密電解質(zhì)層/多孔電解質(zhì)層骨架的制備：將致密電解質(zhì)層漿料置于流延機中流延成型，得到致密電解質(zhì)層素坯；將素坯置于高溫爐中以0.5-...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：程謨杰，黃志東，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧,21
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