CN102088090A - 采用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池ssc阴极的方法 - Google Patents

采用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池ssc阴极的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102088090A
CN102088090A CN201010608727XA CN201010608727A CN102088090A CN 102088090 A CN102088090 A CN 102088090A CN 201010608727X A CN201010608727X A CN 201010608727XA CN 201010608727 A CN201010608727 A CN 201010608727A CN 102088090 A CN102088090 A CN 102088090A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
solid oxide
oxide fuel
cathode
ssc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201010608727XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102088090B (zh
Inventor
张东博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North China Electric Power University
Original Assignee
North China Electric Power University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North China Electric Power University filed Critical North China Electric Power University
Priority to CN201010608727XA priority Critical patent/CN102088090B/zh
Publication of CN102088090A publication Critical patent/CN102088090A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102088090B publication Critical patent/CN102088090B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明具体涉及一种采用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池SSC阴极的方法，属于固体氧化物燃料电池领域。将直径为25-45μm，预热温度为300-600℃的Sm0.5Sr0.5CoO3粉体，在一定压力下通过冷喷涂设备，喷涂到GDC基板上，冷却之后，即可制成所需要的固体氧化物燃料电池SSC阴极。由于冷喷涂不同于热喷涂，其在喷涂过程中喷涂的粒子温度很低，发生相变的驱动力较小，固体粒子晶粒不易长大，氧化现象很难发生，另外，在喷涂过程中具有一定的孔隙率，因此，采用此技术制备固体氧化物燃料电池的阴极，尤其制备类似于SSC这样在高温分解的阴极材料，可以避免其发生分解，能够获得质量较好的三相区，提高固体氧化物燃料电池的性能。

Description

采用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池SSC阴极的方法
技术领域
本发明具体涉及一种采用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池SSC阴极的方法，属于固体氧化物燃料电池领域。
背景技术
随着科技的发展，以及节能减排的需要，采用新能源或能源转化效率高排放少的新技术成为解决此类问题的最好方法，固体氧化物燃料电池是在此背景下人们开发的新型能源转化技术，它是一种将化学能直接转化成电能的全固态电化学发电装置，具有环境友好、能量转换效率高和燃料适应广泛等优点，因此，对固体氧化物燃料电池的研究和探索，对人类的可持续发展具有重要的意义。
在固体氧化物燃料电池的构成中，阴极由于具有吸附氧的能力和解离氧的性能，必须具有多孔性，从而允许反应气体容易扩散到三相界面，并增大催化反应表面，电池的性能在某种意义上取决于阴极的性能，因此它在整个系统中具有非常重要的作用。
Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)作为一类有潜力、新型的阴极材料，在燃料电池系统中，由于其在中、低温的使用中具有高性能，因此得到了广泛的关注，在未来的应用中将会扮演重要的角色，所以对Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)的研究成为固体氧化物电池的研究热点，由于其在高温下容易发生分解，因此，SSC材料在制备时的稳定性是人们关注的热点。
冷喷涂是一种新型的喷涂技术，它是将具有一定温度的超声加速的固体颗粒，撞击到镀件表面，使其动能转变为热能，从而完成涂层的制备。该法喷涂温度较低，发生相变的驱动力较小，固体粒子晶粒不易长大，氧化现象很难发生，因此是一种在低温下制备涂层的新技术。
由于冷喷涂技术在制备涂层的过程中具有喷涂温度较低、固体颗粒不长大等特点，因此，采用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池的阴极，能够获得质量较好的三相区，而且可以避免高温下制备涂层的分解和氧化等问题，以期拓宽固体氧化物燃料电池的制备方法，提高固体氧化物燃料电池的性能。
发明内容
本发明涉及一种新型的固体氧化物燃料电池阴极制备方法，该法具有使用原材料广泛，加工方便、制备时温度低、耐冲击、强度高等特点，并且所制备的涂层机械性能较好，广泛适合用于燃料电池的制备。
本发明采用的技术方案为：
将直径为25-45μm，预热温度为300-600℃的Sm0.5Sr0.5CoO3粉体，在2.0-3.0MPa压力下通过冷喷涂设备，使其出喷嘴时速度达到500-800m/s，喷嘴与GDC基板间的喷涂距离为15-35mm。
所述GDC基板在喷涂时温度控制在200-500℃。
本发明的优点为：利用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池的阴极，通过制定合理的工艺参数，在GDC电解质上喷涂SSC阴极材料，使之成为SSC-GDC-Ni-YSZ结构的单电池，并可根据具体需要选择合适的厚度，利用不同的工艺调整涂层，以达到工业用要求。由于冷喷涂不同于热喷涂，其在喷涂过程中喷涂的粒子温度很低，发生相变的驱动力较小，固体粒子晶粒不易长大，氧化现象很难发生，另外，在喷涂过程中具有一定的孔隙率，因此，采用此技术制备固体氧化物燃料电池的阴极，尤其制备类似于SSC这样在高温分解的阴极材料，可以避免其发生分解，能够获得质量较好的三相区，提高固体氧化物燃料电池的性能，该方法制备的阴极具有良好的效果。
试验和分析证明：采用等离子喷涂或热喷涂等方法制备的SSC阴极，因其加热温度超过800℃，会发生分解，经Raman检测，可发现分解成Co3O4等，导致SSC阴极的性能改变甚至失效，但采用冷喷涂技术制备的SSC阴极，因其加热温度低于800℃或700℃，SSC不会发生分解，保证了其性能的稳定。由于喷涂颗粒和基板有一定的预热温度(不高于600℃)，因此能够保证所制备的SSC阴极的结合强度和晶粒度等，在3GPa的压力下，使其达到800m/s的速度，涂层的晶粒度很小，大约为7-25μm。本发明创造性的使用冷喷涂设备，制备SSC阴极使其能够保证性能稳定，同时又能满足固体氧化物燃料电池对阴极的要求。
具体实施方式
本发明提供了一种制备固体氧化物燃料电池阴极的方法，下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明：
实施例1：
将成分为Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)、粒度为25μm的粉体，在预热温度为300℃的条件下，于3MPa压缩空气的作用下，通过冷喷涂设备，到达喷涂距离为15mm，基板温度为200℃的GDC基板上，粉体出喷嘴的速度为800m/s，喷涂厚度达到50μm时停止。冷却之后，即可制成所需要的固体氧化物燃料电池SSC阴极。
实施例2：
将成分为Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)、粒度为30μm的粉体，在预热温度为450℃的条件下，在2MPa压缩空气的作用下，通过冷喷涂设备，到达喷涂距离为35mm，基板温度为400℃的GDC基板上，粉体出喷嘴的速度为500m/s，喷涂厚度达到50μm时停止。冷却之后，即可制成所需要的固体氧化物燃料电池SSC阴极。
实施例3：
将成分为Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)、粒度为35μm的粉体，在预热温度为600℃的条件下，在2.5MPa压缩空气的作用下，通过冷喷涂设备，到达喷涂距离为25mm，基板温度为400℃的GDC基板上，粉体出喷嘴的速度为600m/s，喷涂厚度达到50μm时停止。冷却之后，即可制成所需要的固体氧化物燃料电池SSC阴极。
实施例4：
将成分为Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)、粒度为40μm的粉体，在预热温度为400℃的条件下，在3MPa压缩空气的作用下，通过冷喷涂设备，到达喷涂距离为20mm，基板温度为500℃的GDC基板上，粉体出喷嘴的速度为800m/s，喷涂厚度达到50μm时停止。冷却之后，即可制成所需要的固体氧化物燃料电池SSC阴极。
实施例5：
将成分为Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)、粒度为45μm的粉体，在预热温度为600℃的条件下，在3MPa压缩空气的作用下，通过冷喷涂设备，到达喷涂距离为15mm，基板温度为500℃的GDC基板上，粉体出喷嘴的速度为800m/s，喷涂厚度达到50μm时停止。冷却之后，即可制成所需要的固体氧化物燃料电池SSC阴极。

Claims (2)

1.采用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池SSC阴极的方法，其特征在于，将直径为25-45μm，预热温度为300-600℃的Sm0.5Sr0.5CoO3粉体，在2.0-3.0MPa压力下通过冷喷涂设备，使其出喷嘴时速度达到500-800m/s，喷嘴与GDC基板间的喷涂距离为15-35mm。
2.根据权利要求1所述的采用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池SSC阴极的方法，其特征在于，所述GDC基板在喷涂时温度控制在200-500℃。
CN201010608727XA 2010-12-17 2010-12-17 采用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池ssc阴极的方法 Expired - Fee Related CN102088090B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010608727XA CN102088090B (zh) 2010-12-17 2010-12-17 采用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池ssc阴极的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010608727XA CN102088090B (zh) 2010-12-17 2010-12-17 采用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池ssc阴极的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102088090A true CN102088090A (zh) 2011-06-08
CN102088090B CN102088090B (zh) 2013-06-12

Family

ID=44099786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010608727XA Expired - Fee Related CN102088090B (zh) 2010-12-17 2010-12-17 采用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池ssc阴极的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102088090B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103781715A (zh) * 2011-08-30 2014-05-07 株式会社尼康 粉末供给装置、喷射加工系统和制造电极材料的方法
CN107988463A (zh) * 2017-11-29 2018-05-04 北京石油化工学院 一种提高高强铝合金搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法
CN108218439A (zh) * 2018-01-11 2018-06-29 东北大学 氧传感器用电解质层和致密扩散层双层结构的制备方法
CN108568592A (zh) * 2018-04-12 2018-09-25 北京石油化工学院 一种提高搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能的方法
CN111029596A (zh) * 2019-12-25 2020-04-17 清华大学 固体氧化物燃料电池阴极及其制备方法、固体氧化物燃料电池及其制备方法和电动装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101016610A (zh) * 2005-12-21 2007-08-15 苏舍美特科（美国）公司 混合式等离子－冷喷涂方法和设备
WO2010040182A1 (en) * 2008-10-09 2010-04-15 Ceramic Fuel Cells Limited A solid oxide fuel cell or solid oxide fuel cell sub-component and methods of preparing same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101016610A (zh) * 2005-12-21 2007-08-15 苏舍美特科（美国）公司 混合式等离子－冷喷涂方法和设备
WO2010040182A1 (en) * 2008-10-09 2010-04-15 Ceramic Fuel Cells Limited A solid oxide fuel cell or solid oxide fuel cell sub-component and methods of preparing same

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHANGRONG XIA ET AL: "Sm Sr CoO cathodes for low-temperature SOFCs", 《SOLID STATE IONICS》, vol. 149, 31 December 2002 (2002-12-31), pages 11 - 19, XP004360684, DOI: doi:10.1016/S0167-2738(02)00131-5 *
HWA SEOB SONG ET AL: "Phase stability of Sm Sr CoO cathodes for on-planar type, single-chamber,solid oxide fuel cells", 《JOURNAL OF POWER SOURCES》, vol. 191, 20 February 2009 (2009-02-20), pages 269 - 274, XP026100392, DOI: doi:10.1016/j.jpowsour.2009.02.028 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103781715A (zh) * 2011-08-30 2014-05-07 株式会社尼康 粉末供给装置、喷射加工系统和制造电极材料的方法
CN103781715B (zh) * 2011-08-30 2016-01-13 株式会社尼康 粉末供给装置、喷射加工系统和制造电极材料的方法
CN107988463A (zh) * 2017-11-29 2018-05-04 北京石油化工学院 一种提高高强铝合金搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法
CN108218439A (zh) * 2018-01-11 2018-06-29 东北大学 氧传感器用电解质层和致密扩散层双层结构的制备方法
CN108218439B (zh) * 2018-01-11 2021-02-09 东北大学 氧传感器用电解质层和致密扩散层双层结构的制备方法
CN108568592A (zh) * 2018-04-12 2018-09-25 北京石油化工学院 一种提高搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能的方法
CN108568592B (zh) * 2018-04-12 2020-09-29 北京石油化工学院 一种提高搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能的方法
CN111029596A (zh) * 2019-12-25 2020-04-17 清华大学 固体氧化物燃料电池阴极及其制备方法、固体氧化物燃料电池及其制备方法和电动装置
CN111029596B (zh) * 2019-12-25 2021-09-21 清华大学 固体氧化物燃料电池阴极及其制备方法、固体氧化物燃料电池及其制备方法和电动装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102088090B (zh) 2013-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102373397B (zh) 高硬度高附着力的微纳米结构TiO2涂层及其制备方法
WO2017185920A1 (zh) 一种催化反应器构型及制备和在无氧条件下催化甲烷直接合成乙烯的方法
CN110368931A (zh) 一种共价有机框架材料衍生碳骨架负载金属单原子复合材料的制备方法
CN102088090B (zh) 采用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池ssc阴极的方法
CN102020314B (zh) 一种二氧化钒粉体的制备方法
CN103588182B (zh) 一种球形氮化铝粉体的制备方法
CN103056382B (zh) 一种纳米结构碳化钨/钴复合粉末的制备方法
CN107983387B (zh) 一种氮化碳/硒酸铋复合材料的制备方法与应用
CN106276941A (zh) 一种硼化钼粉末的制备方法
Ma et al. Deposition of binder-free oxygen-vacancies NiCo2O4 based films with hollow microspheres via solution precursor thermal spray for supercapacitors
CN102872727A (zh) 一种钙钛矿型含钡铁系列中低温稳定的混合导体透氧膜
CN103121844A (zh) 一种纳米碳化锆陶瓷粉体及其制备方法
Farzaneh et al. Green synthesis and characterization of Bi2O3 nanorods as catalyst for aromatization of 1, 4-dihydropyridines
CN113976165A (zh) 一种铋钨酸盐与氮化碳复合光催化材料的制备及应用
CN103274409A (zh) 以TiOSO4和酚醛树脂分别为钛源和碳源制备超细TiC粉体的方法
CN109160489B (zh) 一种固相化学反应合成碘酸氧铋纳米片的方法
CN102226298B (zh) 一种金属氧化物纳米线的制备方法
CN113582133B (zh) 一种氨催化及氢分离一体化膜、制备方法及应用
CN102117917A (zh) 一种固体氧化物燃料电池阴极的制备方法
Zheng et al. High-rate CH4-to-C2H6 photoconversion enabled by Au/ZnO porous nanosheets under oxygen-free system
Yu et al. Development of photocatalytic and electrocatalytic coatings via thermal spraying for environmental and energy storage applications: a short review
KR102067489B1 (ko) 이산화탄소의 메탄 전환 반응용 금속/지지체 촉매
CN103274408A (zh) 以钛酸四丁酯和淀粉分别为钛源和碳源制备超细TiC粉体的方法
CN102117916A (zh) 一种燃料电池阴极制备方法
CN108396280A (zh) 一种用于燃料电池的镍钴锂喷涂粉末、涂层及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130612

Termination date: 20151217

EXPY Termination of patent right or utility model