專利名稱：非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于燃料電池領域，涉及能源化學電源固體氧化物燃料電池領域，具體涉及非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池的制備方法。
背景技術：
固體氧化物燃料電池(簡稱S0FC)是一種全固態(tài)的能量轉換裝置，由于其具有很薄的電解質及電極，能夠大大減輕電池的體積和重量，可達到較大的比功率；電池在高溫下工作，電極反應過程相當迅速，可直接使用甲烷、天然氣和煤氣等燃料，燃料適應性強；不必使用貴金屬做催化劑，可大大降低電池制作成本；工作溫度下，能實現(xiàn)熱電聯(lián)產，燃料綜合利用率高，總能量利用率可達到6(Γ80%;生成物是水和二氧化碳，得到的是潔凈電能，無環(huán)境污染；電解質性能穩(wěn)定，抗毒性好等特點。因此，SOFC是一種非常清潔環(huán)保高效的發(fā)電裝置，正日益受到各國的廣泛研究和開發(fā)。傳統(tǒng)的SOFC結構主要有平板狀、管狀、瓦楞狀等，管狀SOFC具有一定的抗熱沖擊性能、簡化的密封技術、易組裝成電池堆等特點，是最接近商業(yè)化的SOFC發(fā)電技術。但由于其制備難度較大，支撐體電極厚度大，而導致管狀SOFC電阻增大，電化學綜合性能降低，面積電流密度和體積功率密度增加有限。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有管狀SOFC在應用時的不足，提供一種成本低廉、工藝簡單、高體積功率密度的非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池。中空纖維型SOFC由于具有密封容易、單位體積內的有效接觸面積大、薄壁導致的高傳輸速率、易組裝成大規(guī)模電池堆等優(yōu)勢，被認為是未來工業(yè)應用中最具潛力和前景的一種SOFC形態(tài)。中空纖維型固體氧化物燃料電池與傳統(tǒng)的平板形、管狀、瓦楞狀相比，具有較強的抗熱沖擊性能，啟動時間極短，體積功率密度大，便于密封，電流收集容易等優(yōu)點。本發(fā)明目的通過如下技術方案來實現(xiàn)
非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池的制備方法，包括如下步驟
(1)將聚乙烯吡咯烷酮溶解在甲基吡咯烷酮中，加入聚醚砜，攪拌至溶解，加入陽極材料粉體，攪拌l(T20h，得到混合均勻的紡織液；向紡織設備的噴絲頭的內環(huán)中注入凝膠液，向水槽中注入去離子水，將紡織液注入紡織設備的反應罐中，抽真空0. 后，在壓強為8(Tl20kPa的隊驅動下，紡織液通過噴絲頭成型并進入水槽中，在去離子水中放置 202h得到管狀的非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池陽極生胚；
所述聚乙烯吡咯烷酮、甲基吡咯烷酮和聚醚砜的質量比為1: (20^50) (6^20), 所述陽極材料粉體與聚乙烯吡咯烷酮、甲基吡咯烷酮和聚醚砜三者的質量之和的比值為 1: (0. 5 2)；
(2)將步驟(1)得到的管狀的非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池陽極生胚剪切為 5 10cm，干燥，于120(Tl30(rC煅燒廣4h，同時以5 20mL/min的空氣吹掃，煅燒結束，冷卻，得到非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池陽極支撐體；
(3)將電解質粉體加入有機溶劑中，超聲3(Tl20min得到電解質漿料，將步驟(2)得到的非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池陽極支撐體浸涂到電解質漿料中，重復浸涂3 10 次，每次浸涂時間為5 20s，每次浸涂后在空氣中自然干燥，浸涂結束，晾干后在60(T70(TC 煅燒廣3h，再以HO /min的升溫速率將溫度升至140(Tl50(rC，燒結3、h，冷卻，得到致密的非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池電解質層；
(4)將復合陰極粉體加入有機溶劑中，超聲3(Tl20min得到陰極刷涂液，將陰極刷涂液均勻刷涂在步驟(3)得到的非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池電解質層上，重復刷涂 2飛次，每次刷涂后在空氣中自然干燥2(T40s，刷涂結束，于空氣中自然干燥，得到復合陰極層；
(5)將陰極集流粉體加入有機溶劑中，超聲3(Tl20min得到陰極集流液，再將陰極集流液均勻刷涂在步驟(4)得到的復合陰極層上，重復刷涂2飛次，每次刷涂后在空氣中自然干燥2(T40s，刷涂結束，于80(Tll0(rC煅燒廣3 h，冷卻，得到非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池。本發(fā)明步驟(1)中，所述陽極材料粉體為氧化鎳和電解質粉體的混合物，所述電解質粉體在混合物中的質量百分含量為4(Γ60% ；所述電解質粉體為釔穩(wěn)定的氧化鋯、釓摻雜的氧化鈰或鑭鎵基鈣鈦礦型氧化物。本發(fā)明步驟(3)中，所述電解質粉體為釔穩(wěn)定的氧化鋯、釓摻雜的氧化鈰或鑭鎵基鈣鈦礦型氧化物，所述電解質粉體與有機溶劑的質量比為(5^20) :100ο本發(fā)明步驟(4)中，所述復合陰極粉體與有機溶劑的質量比為(3(Γ50) :100，所述復合陰極粉體為鈣鈦礦型氧化物和電解質粉體的混合物，所述電解質粉體在混合物中的質量百分含量為40 60% ；所述鈣鈦礦型氧化物為LEta8Sra2MnCVp BEta5Sra5Coa8Fq2CVs或 La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.203_5 ；所述電解質粉體為釔穩(wěn)定的氧化鋯、釓摻雜的氧化鈰或鑭鎵基鈣鈦礦型氧化物。本發(fā)明步驟(5)中，所述陰極集流粉體為鈣鈦礦型氧化物；所述陰極集流粉體與有機溶劑的質量比為(30 50) :100。本發(fā)明步驟(4)中，所述有機溶劑為乙醇、乙二醇、乙基纖維素、松油醇或丙酮中的兩種以上。本發(fā)明步驟(5)中，所述有機溶劑為乙醇、乙二醇、松油醇、聚乙烯醇縮丁醛或丙酮中的兩種以上。本發(fā)明步驟(1)中，所述凝膠液為甲基吡咯烷酮。本發(fā)明步驟(2)中，所述干燥為懸掛干燥，即在重力條件下，在干燥空氣中自然干
O本發(fā)明制得的非對稱結構中空纖維型固體氧化物燃料電池的直徑為0. 5^1. 5 mm, 壁厚為0. Γ0. 5mm，長度為5 10cm。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果
(1)本發(fā)明的制備方法工藝簡單、成本低廉，不需要任何噴涂設備，易于工業(yè)化大規(guī)模
生產；
(2)通過本發(fā)明制備的非對稱中空纖維型SOFC，其陽極為手指狀內孔、海綿狀外孔的高度非對稱結構，因此具有孔隙率高、氣體傳輸快、催化面積大、反應速率快等優(yōu)點；
(3)通過本發(fā)明制備的非對稱中空纖維型S0FC，其電解質層非常薄且致密性好，因此具有氧離子傳導速率快、開路電壓高等優(yōu)點；
(4)通過本發(fā)明制備的非對稱中空纖維型S0FC，其陽極、陰極三相區(qū)比較理想，使固體氧化物燃料電池的電化學綜合性能得到較大的提高。


圖1為本發(fā)明使用的紡織設備的示意圖，其中，1為進料口，2為凝膠液進口，3為反應罐，4為噴絲頭，5為水槽，6為真空表。圖2為本發(fā)明使用的紡織設備的噴絲頭的截面示意圖。圖3為本發(fā)明實施例1制得的非對稱中空纖維型SOFC陽極支撐體的掃描電鏡(簡稱SEM)圖。圖4為本發(fā)明實施例1制得的非對稱中空纖維型SOFC電解質層的SEM圖。圖5為本發(fā)明實施例1制得的非對稱中空纖維型SOFC的截面的SEM圖。圖6為本發(fā)明實施例1制得的非對稱中空纖維型SOFC在650°C到800°C下放電性能測試電流密度-電壓-功率密度曲線圖。圖7為本發(fā)明實施例1制得的非對稱中空纖維型SOFC在650°C到800°C及開路電壓條件下的交流阻抗圖譜。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。如圖1所示，本發(fā)明步驟(1)在紡織設備中進行，其中，1為進料口，2為凝膠液進口，3為反應罐，4為噴絲頭，5為水槽，6為真空表；紡織液由進料口 1進入反應罐3，凝膠液由凝膠液進口 2進入，關閉所有閥門，用真空泵抽真空后，紡織液在N2的驅動下，由噴絲頭4 成型并進入水槽5中發(fā)生相轉化，水槽5中裝有去離子水。如圖2所示，本發(fā)明使用的噴絲頭為中空的環(huán)狀結構，共有內、外兩環(huán)，其中，內環(huán)注有凝膠液，紡織液經過外環(huán)后成型，與凝膠液接觸的內壁呈現(xiàn)手指狀結構，去離子水中的外壁呈海綿狀結構，成為非對稱的中空纖維型結構。實施例1
(1)將0.6g聚乙烯吡咯烷酮溶解在16g N-甲基吡咯烷酮中，加入4g聚醚砜，攪拌至溶解，加入15g氧化鎳(化學式NiO)和15g釔穩(wěn)定的氧化鋯(簡稱YSZ)，400rpm攪拌12h， 使粉體均勻分散，得到混合均勻的紡織液；向圖1所示的紡織設備的噴絲頭的內環(huán)中注入 N-甲基吡咯烷酮，向水槽中注入去離子水，將紡織液注入紡織設備的反應罐中，抽真空Ih 除去氣泡后，在壓強為IOOkPa的隊驅動下，紡織液通過外徑為1. 5mm、內徑為Imm的噴絲頭成型并進入水槽中，在去離子水中放置4 得到管狀的非對稱中空纖維型SOFC陽極生胚；
(2)將步驟(1)得到的非對稱中空纖維型SOFC陽極生胚剪切為8cm，懸掛于空氣中自然干燥24h后，再將其吊在管式爐中于1250°C煅燒2h，同時以lOmL/min的空氣吹掃，煅燒結束，冷卻，得到非對稱中空纖維型SOFC陽極支撐體；
6(3)將IOg乙醇、0.2g乙基纖維素和1. 52g松油醇混勻得到有機溶劑，將2g YSZ加入有機溶劑中，超聲60min得到電解質漿料，將步驟(2)得到的非對稱中空纖維型SOFC陽極支撐體浸涂到電解質漿料中，重復浸涂5次，每次浸涂時間為10s，每次浸涂后在空氣中自然干燥，浸涂結束，晾干后在650°C煅燒濁，再以2°C /min的升溫速率將溫度升至1400°C， 燒結4h，冷卻，得到致密的非對稱中空纖維型SOFC電解質層；
(4)將0.5g La0.8Sr0.2Mn03_5 (簡稱LSM)和0. 5g YSZ混合得到復合陰極粉體，將2. 5g 乙醇、0. 2g松油醇和0. Ig聚乙烯醇縮丁醛混合得到有機溶劑，將復合陰極粉體加入有機溶劑中，超聲60min得到陰極刷涂液，用小毛刷將陰極刷涂液均勻刷涂在步驟(3)得到的非對稱中空纖維型SOFC電解質層上，重復刷涂3次，每次刷涂后在空氣中自然干燥30s，刷涂結束，于空氣中自然干燥，得到復合陰極層；
(5)將2.5g乙醇、0. 2g松油醇和0. Ig聚乙烯醇縮丁醛混合得到有機溶劑，將Ig LSM 加入有機溶劑中，超聲60min得到陰極集流液，再將陰極集流液均勻刷涂在步驟(4)得到的復合陰極層上，重復刷涂3次，每次刷涂后在空氣中自然干燥30s，刷涂結束，于1000°C煅燒 2h，冷卻，得到非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池。將實施例1步驟(2)制得的非對稱中空纖維型SOFC陽極支撐體進行SEM分析，如圖3所示。由圖3 (a)可知，燒結后的陽極支撐體，其內外徑分別為0. 68mm、1. 00mm，厚度為 0. 17mm ；圖3 (b)為陽極支撐體的截面圖，呈現(xiàn)非對稱多孔結構，內側為手指狀結構，外側為海綿狀大孔結構；圖3 (c)為陽極支撐體內表面圖，通過阿基米德原理，可計算和測出孔隙率為35% ；圖3 (d)為陽極支撐體外表面圖，可知NiO-YSZ顆粒分布均勻，晶粒之間界面間隙明顯。將實施例1步驟(3)制得的非對稱中空纖維型SOFC電解質層進行SEM分析，如圖 4所示。圖4 (a)為非對稱中空纖維型SOFC電解質層的截面圖，可以看出，電解質層完全致密，徑向沒有任何孔或裂縫存在，電解質層的厚度約為6. 5μπι ；圖4 (b)為非對稱中空纖維型SOFC電解質層的外表面圖，可以看出，電解質層表面平整，軸向無任何孔或裂縫存在，整個電解質層完全致密。將實施例1制備的非對稱中空纖維型SOFC進行SEM分析，如圖5所示。由圖5(a) 可知，電池的幾層結構分布非常明顯，陽極層大約165 μ m,復合陰極層約30 μ m,陰極集流層約80μπι，陽極和陰極都呈多孔結構，與電解質的連接緊密，形成較理想的三相區(qū)；由圖5 (b)可知，電解質大約為6. 5μπι，非常薄，無任何孔或裂縫存在，理論上會使電池的歐姆電阻很小，其離子導電性能良好。將實施例1制備的非對稱中空纖維型SOFC用高溫膠密封在剛玉管上，放置在管式爐中進行性能測試，測試條件為中空纖維內管通入氫氣作為燃料，氫氣流量為20mL/min， 外管以空氣作為氧化劑，以1°C /min的速率升溫到600°C，還原濁，分別在650°C，700°C， 750°C，80(TC溫度下，用Arbin BT2000型燃料電池測試系統(tǒng)進行放電性能測試，記錄其電壓、電流值，結果如圖6所示。由圖6可知，本發(fā)明制備的非對稱中空纖維型SOFC的開路電壓在650°C和800°C 時分別為1. OlV和0. 95V，與理論值比較接近，說明本發(fā)明的SOFC的電解質致密度很好，功率峰值密度分別可以達到259mW/cm2和644mW/cm2。在開路電壓條件下，用Zahner IM6ex電化學工作站交流阻抗測試，在干擾電壓為10mV，頻率為IOOmHf IOOKHz范圍內表征電池的歐姆電阻、極化電阻和總電阻大小，結果如圖7所示。由圖7可知，YSZ電解質的歐姆電阻在800°C和650°C下分別為0. 39 Ω/cm2和 0. 49 0/ 112，總電阻在8001和6501下分別為0. 62 Ω/cm2和1. 23 Ω/cm2,電池電阻比較小。實施例2
(1)將0.6g聚乙烯吡咯烷酮溶解在12g N-甲基吡咯烷酮中，加入3. 6g聚醚砜，攪拌至溶解，加入12. 96g氧化鎳(化學式NiO)和19. 44g釓摻雜的氧化鈰(簡稱⑶C)，400rpm攪拌10h，使粉體均勻分散，得到混合均勻的紡織液；向圖1所示的紡織設備的噴絲頭的內環(huán)中注入甲基吡咯烷酮，向水槽中注入去離子水，將紡織液注入紡織設備的反應罐中，抽真空0. 5h除去氣泡后，在壓強為SOkPa的隊驅動下，紡織液通過外徑為1. 5mm、內徑為Imm 的噴絲頭成型并進入水槽中，在去離子水中放置24h得到管狀的非對稱中空纖維型SOFC陽極生胚；
(2)將步驟(1)得到的非對稱中空纖維型SOFC陽極生胚剪切為5cm，懸掛于空氣中自然干燥24h后，再將其吊在管式爐中于1200°C煅燒4h，同時以5mL/min的空氣吹掃，煅燒結束，冷卻，得到非對稱中空纖維型SOFC陽極支撐體；
(3)將IOg乙二醇、0.2g乙基纖維素和1. 52g松油醇混勻得到有機溶劑，將0. 59g⑶C 加入有機溶劑中，超聲30min得到電解質漿料，將步驟(2)得到的非對稱中空纖維型SOFC陽極支撐體浸涂到電解質漿料中，重復浸涂3次，每次浸涂時間為5s，每次浸涂后在空氣中自然干燥，浸涂結束，晾干后在600°C煅燒3h，再以1°C /min的升溫速率將溫度升至1450°C， 燒結池，冷卻，得到致密的非對稱中空纖維型SOFC電解質層；
(4)將1. Olg Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.203_5 (簡稱=BSCF)和 1. 51g GDC 混合得到復合陰極粉體，將7. 5g乙二醇、0. 6g松油醇和0. 3g聚乙烯醇縮丁醛混合得到有機溶劑，將復合陰極粉體加入有機溶劑中，超聲30min得到陰極刷涂液，用小毛刷將陰極刷涂液均勻刷涂在步驟 (3)得到的非對稱中空纖維型SOFC電解質層上，重復刷涂2次，每次刷涂后在空氣中自然干燥20s，刷涂結束，于空氣中自然干燥，得到復合陰極層；
(5)將7.5g乙二醇、0. 6g松油醇和0. 3g聚乙烯醇縮丁醛混合得到有機溶劑，將2. 52g BSCF加入有機溶劑中，超聲30min得到陰極集流液，再將陰極集流液均勻刷涂在步驟(4)得到的復合陰極層上，重復刷涂2次，每次刷涂后在空氣中自然干燥20s，刷涂結束，于800°C 煅燒池，冷卻，得到非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池。實施例3
(1)將0.6g聚乙烯吡咯烷酮溶解在30g N-甲基吡咯烷酮中，加入12g聚醚砜，攪拌至溶解，加入9. 6g氧化鎳(化學式NiO)和6. 4g鑭鎵基鈣鈦礦型氧化物(簡稱LSGM)，400rpm 攪拌20h，使粉體均勻分散，得到混合均勻的紡織液；向圖1所示的紡織設備的噴絲頭的內環(huán)中注入甲基吡咯烷酮，向水槽中注入去離子水，將紡織液注入紡織設備的反應罐中， 抽真空除去氣泡后，在壓強為120kPa的隊驅動下，紡織液通過外徑為1. 5mm、內徑為Imm 的噴絲頭成型并進入水槽中，在去離子水中放置7 得到管狀的非對稱中空纖維型SOFC陽極生胚；
(2)將步驟(1)得到的非對稱中空纖維型SOFC陽極生胚剪切為10cm，懸掛于空氣中自然干燥24h后，再將其吊在管式爐中于1300°C煅燒lh，同時以20mL/min的空氣吹掃，煅燒結束，冷卻，得到非對稱中空纖維型SOFC陽極支撐體；
(3)將IOg乙醇、0.2g乙基纖維素和1. 52g丙酮混勻得到有機溶劑，將2. 34g LSGM加入有機溶劑中，超聲120min得到電解質漿料，將步驟(2)得到的非對稱中空纖維型SOFC陽極支撐體浸涂到電解質漿料中，重復浸涂10次，每次浸涂時間為20s，每次浸涂后在空氣中自然干燥，浸涂結束，晾干后在700°C煅燒lh，再以3°C /min的升溫速率將溫度升至1500°C， 燒結證，冷卻，得到致密的非對稱中空纖維型SOFC電解質層；
(4)將0. 65 La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.203_5 (簡稱=LSCF)和 0. 43g LSGM 混合得到復合陰極粉體，將2. Og乙醇、0. Ig丙酮和0. 05g聚乙烯醇縮丁醛混合得到有機溶劑，將復合陰極粉體加入有機溶劑中，超聲120min得到陰極刷涂液，用小毛刷將陰極刷涂液均勻刷涂在步驟(3) 得到的非對稱中空纖維型SOFC電解質層上，重復刷涂5次，每次刷涂后在空氣中自然干燥 40s，刷涂結束，于空氣中自然干燥，得到復合陰極層；
(5)將2.Og乙醇、0. Ig丙酮和0. 05g聚乙烯醇縮丁醛混合得到有機溶劑，將1. 08g LSCF 加入有機溶劑中，超聲120min得到陰極集流液，再將陰極集流液均勻刷涂在步驟(4)得到的復合陰極層上，重復刷涂5次，每次刷涂后在空氣中自然干燥40s，刷涂結束，于1100°C煅燒Ih，冷卻，得到非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池。
權利要求
1.非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將聚乙烯吡咯烷酮溶解在甲基吡咯烷酮中，加入聚醚砜，攪拌至溶解，加入陽極材料粉體，攪拌l(T20h，得到混合均勻的紡織液；向紡織設備的噴絲頭的內環(huán)中注入凝膠液，向水槽中注入去離子水，將紡織液注入紡織設備的反應罐中，抽真空0. 5^2h后，在壓強為8(Tl20kPa的隊驅動下，紡織液通過噴絲頭成型并進入水槽中，在去離子水中放置M 72 h得到管狀的非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池陽極生胚；所述聚乙烯吡咯烷酮、甲基吡咯烷酮和聚醚砜的質量比為1: (20^50) (6^20), 所述陽極材料粉體與聚乙烯吡咯烷酮、甲基吡咯烷酮和聚醚砜三者的質量之和的比值為 1: (0. 5 2)；(2)將步驟(1)得到的管狀的非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池陽極生胚剪切為 5 10cm，干燥，于120(Tl30(rC煅燒廣4h，同時以5 20mL/min的空氣吹掃，煅燒結束，冷卻， 得到非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池陽極支撐體；(3)將電解質粉體加入有機溶劑中，超聲3(Tl20min得到電解質漿料，將步驟(2)得到的非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池陽極支撐體浸涂到電解質漿料中，重復浸涂3 10 次，每次浸涂時間為5 20s，每次浸涂后在空氣中自然干燥，浸涂結束，晾干后在60(T70(TC 煅燒廣3h，再以HO /min的升溫速率將溫度升至140(Tl50(rC，燒結3、h，冷卻，得到致密的非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池電解質層；(4)將復合陰極粉體加入有機溶劑中，超聲3(Tl20min得到陰極刷涂液，將陰極刷涂液均勻刷涂在步驟(3)得到的非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池電解質層上，重復刷涂 2飛次，每次刷涂后在空氣中自然干燥2(T40s，刷涂結束，于空氣中自然干燥，得到復合陰極層；(5)將陰極集流粉體加入有機溶劑中，超聲3(Tl20min得到陰極集流液，再將陰極集流液均勻刷涂在步驟(4)得到的復合陰極層上，重復刷涂2飛次，每次刷涂后在空氣中自然干燥2(T40s，刷涂結束，于80(Tll0(rC煅燒廣3 h，冷卻，得到非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述陽極材料粉體為氧化鎳和電解質粉體的混合物，所述電解質粉體在混合物中的質量百分含量為4(Γ60% ；所述電解質粉體為釔穩(wěn)定的氧化鋯、釓摻雜的氧化鈰或鑭鎵基鈣鈦礦型氧化物。
3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述電解質粉體為釔穩(wěn)定的氧化鋯、釓摻雜的氧化鈰或鑭鎵基鈣鈦礦型氧化物，所述電解質粉體與有機溶劑的質量比為(5 20) :100。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述復合陰極粉體與有機溶劑的質量比為(3(T50) 100，所述復合陰極粉體為鈣鈦礦型氧化物和電解質粉體的混合物，所述電解質粉體在混合物中的質量百分含量為4(Γ60% ；所述鈣鈦礦型氧化物為IAl8Sra2MnCVp BEta5Sra5Coa8Fea2CVs或 La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.203_5 ；所述電解質粉體為釔穩(wěn)定的氧化鋯、釓摻雜的氧化鈰或鑭鎵基鈣鈦礦型氧化物。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述陰極集流粉體為鈣鈦礦型氧化物；所述陰極集流粉體與有機溶劑的質量比為(3(Γ50) :100。
6.根據權利要求1或4或5所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述有機溶劑為乙醇、乙二醇、乙基纖維素、松油醇或丙酮中的兩種以上。
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述有機溶劑為乙醇、乙二醇、松油醇、聚乙烯醇縮丁醛或丙酮中的兩種以上。
8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述凝膠液為甲基吡咯烷酮。
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述干燥為懸掛干燥，即在重力條件下，在干燥空氣中自然干燥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池的制備方法，包括如下步驟通過相轉化紡織技術制得非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池陽極生胚，吊式燒結使之成機械性能優(yōu)良的陽極支撐體，通過浸涂工藝將陽極支撐體浸涂到電解質漿料中制得電解質層，通過刷涂工藝依次將陰極涂刷液和陰極集流液制得非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池。本發(fā)明的制備方法具有工藝簡單可行，成本低廉，不需要任何噴涂設備，易于工業(yè)化大規(guī)模生產等優(yōu)點；得到的非對稱中空纖維型固體氧化物燃料電池，其陽極、陰極三相區(qū)比較理想，電解質層非常薄且致密性好，使固體氧化物燃料電池的電化學綜合性能得到提高。
文檔編號H01M8/10GK102332592SQ201110227090
公開日2012年1月25日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權日2011年8月9日
發(fā)明者周笛雄, 彭舒軍, 王海輝, 魏嫣瑩 申請人:華南理工大學