CN102332592A - 非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池的制备方法 - Google Patents

非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102332592A
CN102332592A CN201110227090A CN201110227090A CN102332592A CN 102332592 A CN102332592 A CN 102332592A CN 201110227090 A CN201110227090 A CN 201110227090A CN 201110227090 A CN201110227090 A CN 201110227090A CN 102332592 A CN102332592 A CN 102332592A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hollow fiber
fiber type
asymmetric hollow
powder
fuel cell
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.)
Pending
Application number
CN201110227090A
Other languages
English (en)
Inventor
王海辉
周笛雄
彭舒军
魏嫣莹
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.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
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 South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201110227090A priority Critical patent/CN102332592A/zh
Publication of CN102332592A publication Critical patent/CN102332592A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池的制备方法，包括如下步骤：通过相转化纺织技术制得非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池阳极生胚，吊式烧结使之成机械性能优良的阳极支撑体，通过浸涂工艺将阳极支撑体浸涂到电解质浆料中制得电解质层，通过刷涂工艺依次将阴极涂刷液和阴极集流液制得非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池。本发明的制备方法具有工艺简单可行，成本低廉，不需要任何喷涂设备，易于工业化大规模生产等优点；得到的非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池，其阳极、阴极三相区比较理想，电解质层非常薄且致密性好，使固体氧化物燃料电池的电化学综合性能得到提高。

Description

非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池的制备方法
技术领域
本发明属于燃料电池领域，涉及能源化学电源固体氧化物燃料电池领域，具体涉及非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池的制备方法。
背景技术
固体氧化物燃料电池（简称：SOFC）是一种全固态的能量转换装置，由于其具有很薄的电解质及电极，能够大大减轻电池的体积和重量，可达到较大的比功率；电池在高温下工作，电极反应过程相当迅速，可直接使用甲烷、天然气和煤气等燃料，燃料适应性强；不必使用贵金属做催化剂，可大大降低电池制作成本；工作温度下，能实现热电联产，燃料综合利用率高，总能量利用率可达到60~80%；生成物是水和二氧化碳，得到的是洁净电能，无环境污染；电解质性能稳定，抗毒性好等特点。因此，SOFC是一种非常清洁环保高效的发电装置，正日益受到各国的广泛研究和开发。
传统的SOFC结构主要有平板状、管状、瓦楞状等，管状SOFC具有一定的抗热冲击性能、简化的密封技术、易组装成电池堆等特点，是最接近商业化的SOFC发电技术。但由于其制备难度较大，支撑体电极厚度大，而导致管状SOFC电阻增大，电化学综合性能降低，面积电流密度和体积功率密度增加有限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有管状SOFC在应用时的不足，提供一种成本低廉、工艺简单、高体积功率密度的非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池。
中空纤维型SOFC由于具有密封容易、单位体积内的有效接触面积大、薄壁导致的高传输速率、易组装成大规模电池堆等优势，被认为是未来工业应用中最具潜力和前景的一种SOFC形态。中空纤维型固体氧化物燃料电池与传统的平板形、管状、瓦楞状相比，具有较强的抗热冲击性能，启动时间极短，体积功率密度大，便于密封，电流收集容易等优点。
本发明目的通过如下技术方案来实现：
非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池的制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚乙烯吡咯烷酮溶解在N-甲基吡咯烷酮中，加入聚醚砜，搅拌至溶解，加入阳极材料粉体，搅拌10~20h，得到混合均匀的纺织液；向纺织设备的喷丝头的内环中注入凝胶液，向水槽中注入去离子水，将纺织液注入纺织设备的反应罐中，抽真空0.5~2h后，在压强为80~120kPa的N2驱动下，纺织液通过喷丝头成型并进入水槽中，在去离子水中放置24~72h得到管状的非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池阳极生胚；
所述聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和聚醚砜的质量比为1:（20~50）:（6~20），所述阳极材料粉体与聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和聚醚砜三者的质量之和的比值为1:（0.5~2）；
（2）将步骤（1）得到的管状的非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池阳极生胚剪切为5~10cm，干燥，于1200~1300℃煅烧1~4h，同时以5~20mL/min的空气吹扫，煅烧结束，冷却，得到非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池阳极支撑体；
（3）将电解质粉体加入有机溶剂中，超声30~120min得到电解质浆料，将步骤（2）得到的非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池阳极支撑体浸涂到电解质浆料中，重复浸涂3~10次，每次浸涂时间为5~20s，每次浸涂后在空气中自然干燥，浸涂结束，晾干后在600~700℃煅烧1~3h，再以1~3℃/min的升温速率将温度升至1400~1500℃，烧结3~5 h，冷却，得到致密的非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池电解质层；
（4）将复合阴极粉体加入有机溶剂中，超声30~120min得到阴极刷涂液，将阴极刷涂液均匀刷涂在步骤（3）得到的非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池电解质层上，重复刷涂2~5次，每次刷涂后在空气中自然干燥20~40s，刷涂结束，于空气中自然干燥，得到复合阴极层；
（5）将阴极集流粉体加入有机溶剂中，超声30~120min得到阴极集流液，再将阴极集流液均匀刷涂在步骤（4）得到的复合阴极层上，重复刷涂2~5次，每次刷涂后在空气中自然干燥20~40s，刷涂结束，于800~1100℃煅烧1~3 h，冷却，得到非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池。
本发明步骤（1）中，所述阳极材料粉体为氧化镍和电解质粉体的混合物，所述电解质粉体在混合物中的质量百分含量为40~60%；所述电解质粉体为钇稳定的氧化锆、钆掺杂的氧化铈或镧镓基钙钛矿型氧化物。
本发明步骤（3）中，所述电解质粉体为钇稳定的氧化锆、钆掺杂的氧化铈或镧镓基钙钛矿型氧化物，所述电解质粉体与有机溶剂的质量比为（5~20）:100。
本发明步骤（4）中，所述复合阴极粉体与有机溶剂的质量比为（30~50）:100，所述复合阴极粉体为钙钛矿型氧化物和电解质粉体的混合物，所述电解质粉体在混合物中的质量百分含量为40~60%；所述钙钛矿型氧化物为La0.8Sr0.2MnO3-δ、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ或La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3-δ；所述电解质粉体为钇稳定的氧化锆、钆掺杂的氧化铈或镧镓基钙钛矿型氧化物。
本发明步骤（5）中，所述阴极集流粉体为钙钛矿型氧化物；所述阴极集流粉体与有机溶剂的质量比为（30~50）:100。
本发明步骤（4）中，所述有机溶剂为乙醇、乙二醇、乙基纤维素、松油醇或丙酮中的两种以上。
本发明步骤（5）中，所述有机溶剂为乙醇、乙二醇、松油醇、聚乙烯醇缩丁醛或丙酮中的两种以上。
本发明步骤（1）中，所述凝胶液为N-甲基吡咯烷酮。
本发明步骤（2）中，所述干燥为悬挂干燥，即在重力条件下，在干燥空气中自然干燥。
本发明制得的非对称结构中空纤维型固体氧化物燃料电池的直径为0.5~1.5 mm，壁厚为0.1~0.5mm，长度为5~10cm。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
（1）本发明的制备方法工艺简单、成本低廉，不需要任何喷涂设备，易于工业化大规模生产；
（2）通过本发明制备的非对称中空纤维型SOFC，其阳极为手指状内孔、海绵状外孔的高度非对称结构，因此具有孔隙率高、气体传输快、催化面积大、反应速率快等优点；
（3）通过本发明制备的非对称中空纤维型SOFC，其电解质层非常薄且致密性好，因此具有氧离子传导速率快、开路电压高等优点；
（4）通过本发明制备的非对称中空纤维型SOFC，其阳极、阴极三相区比较理想，使固体氧化物燃料电池的电化学综合性能得到较大的提高。
附图说明
图1为本发明使用的纺织设备的示意图，其中，1为进料口，2为凝胶液进口，3为反应罐，4为喷丝头，5为水槽，6为真空表。
图2为本发明使用的纺织设备的喷丝头的截面示意图。
图3为本发明实施例1制得的非对称中空纤维型SOFC阳极支撑体的扫描电镜（简称：SEM）图。
图4为本发明实施例1制得的非对称中空纤维型SOFC电解质层的SEM图。
图5为本发明实施例1制得的非对称中空纤维型SOFC的截面的SEM图。
图6为本发明实施例1制得的非对称中空纤维型SOFC在650℃到800℃下放电性能测试电流密度-电压-功率密度曲线图。
图7为本发明实施例1制得的非对称中空纤维型SOFC在650℃到800℃及开路电压条件下的交流阻抗图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本发明步骤（1）在纺织设备中进行，其中，1为进料口，2为凝胶液进口，3为反应罐，4为喷丝头，5为水槽，6为真空表；纺织液由进料口1进入反应罐3，凝胶液由凝胶液进口2进入，关闭所有阀门，用真空泵抽真空后，纺织液在N2的驱动下，由喷丝头4成型并进入水槽5中发生相转化，水槽5中装有去离子水。
如图2所示，本发明使用的喷丝头为中空的环状结构，共有内、外两环，其中，内环注有凝胶液，纺织液经过外环后成型，与凝胶液接触的内壁呈现手指状结构，去离子水中的外壁呈海绵状结构，成为非对称的中空纤维型结构。
实施例1
（1）将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，搅拌至溶解，加入15g氧化镍（化学式：NiO）和15g钇稳定的氧化锆（简称：YSZ），400rpm搅拌12h，使粉体均匀分散，得到混合均匀的纺织液；向图1所示的纺织设备的喷丝头的内环中注入N-甲基吡咯烷酮，向水槽中注入去离子水，将纺织液注入纺织设备的反应罐中，抽真空1h除去气泡后，在压强为100kPa 的N2驱动下，纺织液通过外径为1.5mm、内径为1mm的喷丝头成型并进入水槽中，在去离子水中放置48h得到管状的非对称中空纤维型SOFC阳极生胚；
（2）将步骤（1）得到的非对称中空纤维型SOFC阳极生胚剪切为8 cm，悬挂于空气中自然干燥24h后，再将其吊在管式炉中于1250℃煅烧2h，同时以10mL/min的空气吹扫，煅烧结束，冷却，得到非对称中空纤维型SOFC阳极支撑体；
（3）将10g乙醇、0.2g乙基纤维素和1.52g松油醇混匀得到有机溶剂，将2g YSZ加入有机溶剂中，超声60min得到电解质浆料，将步骤（2）得到的非对称中空纤维型SOFC阳极支撑体浸涂到电解质浆料中，重复浸涂5次，每次浸涂时间为10s，每次浸涂后在空气中自然干燥，浸涂结束，晾干后在650℃煅烧2h，再以2℃/min的升温速率将温度升至1400℃，烧结4h，冷却，得到致密的非对称中空纤维型SOFC电解质层；
（4）将0.5g La0.8Sr0.2MnO3-δ（简称：LSM）和0.5g YSZ混合得到复合阴极粉体，将2.5g乙醇、0.2g松油醇和0.1g聚乙烯醇缩丁醛混合得到有机溶剂，将复合阴极粉体加入有机溶剂中，超声60min得到阴极刷涂液，用小毛刷将阴极刷涂液均匀刷涂在步骤（3）得到的非对称中空纤维型SOFC电解质层上，重复刷涂3次，每次刷涂后在空气中自然干燥30s，刷涂结束，于空气中自然干燥，得到复合阴极层；
（5）将2.5g乙醇、0.2g松油醇和0.1g聚乙烯醇缩丁醛混合得到有机溶剂，将1g LSM加入有机溶剂中，超声60min得到阴极集流液，再将阴极集流液均匀刷涂在步骤（4）得到的复合阴极层上，重复刷涂3次，每次刷涂后在空气中自然干燥30s，刷涂结束，于1000℃煅烧2h，冷却，得到非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池。
将实施例1步骤（2）制得的非对称中空纤维型SOFC阳极支撑体进行SEM分析，如图3所示。由图3（a）可知，烧结后的阳极支撑体，其内外径分别为0.68mm、1.00mm，厚度为0.17mm；图3（b）为阳极支撑体的截面图，呈现非对称多孔结构，内侧为手指状结构，外侧为海绵状大孔结构；图3（c）为阳极支撑体内表面图，通过阿基米德原理，可计算和测出孔隙率为35%；图3（d）为阳极支撑体外表面图，可知NiO-YSZ颗粒分布均匀，晶粒之间界面间隙明显。
将实施例1步骤（3）制得的非对称中空纤维型SOFC电解质层进行SEM分析，如图4所示。图4（a）为非对称中空纤维型SOFC电解质层的截面图，可以看出，电解质层完全致密，径向没有任何孔或裂缝存在，电解质层的厚度约为6.5μm；图4（b）为非对称中空纤维型SOFC电解质层的外表面图，可以看出，电解质层表面平整，轴向无任何孔或裂缝存在，整个电解质层完全致密。
将实施例1制备的非对称中空纤维型SOFC进行SEM分析，如图5所示。由图5（a）可知，电池的几层结构分布非常明显，阳极层大约165μm，复合阴极层约30μm，阴极集流层约80μm，阳极和阴极都呈多孔结构，与电解质的连接紧密，形成较理想的三相区；由图5（b）可知，电解质大约为6.5μm，非常薄，无任何孔或裂缝存在，理论上会使电池的欧姆电阻很小，其离子导电性能良好。
将实施例1制备的非对称中空纤维型SOFC用高温胶密封在刚玉管上，放置在管式炉中进行性能测试，测试条件为：中空纤维内管通入氢气作为燃料，氢气流量为20mL/min，外管以空气作为氧化剂，以1℃/min的速率升温到600℃，还原2h，分别在650℃，700℃，750℃，800℃温度下，用Arbin BT2000型燃料电池测试系统进行放电性能测试，记录其电压、电流值，结果如图6所示。
由图6可知，本发明制备的非对称中空纤维型SOFC的开路电压在650℃和800℃时分别为1.01V和0.95V，与理论值比较接近，说明本发明的SOFC的电解质致密度很好，功率峰值密度分别可以达到259mW/cm2和644mW/cm2。
在开路电压条件下，用Zahner IM6ex电化学工作站交流阻抗测试，在干扰电压为10mV，频率为100mHz~100KHz范围内表征电池的欧姆电阻、极化电阻和总电阻大小，结果如图7所示。
由图7可知，YSZ电解质的欧姆电阻在800℃和650℃下分别为0.39Ω/cm2和0.49Ω/cm2，总电阻在800℃和650℃下分别为0.62Ω/cm2和1.23Ω/cm2，电池电阻比较小。
实施例2
（1）将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，搅拌至溶解，加入12.96g氧化镍（化学式：NiO）和19.44g钆掺杂的氧化铈（简称：GDC），400rpm搅拌10h，使粉体均匀分散，得到混合均匀的纺织液；向图1所示的纺织设备的喷丝头的内环中注入N-甲基吡咯烷酮，向水槽中注入去离子水，将纺织液注入纺织设备的反应罐中，抽真空0.5h除去气泡后，在压强为80kPa 的N2驱动下，纺织液通过外径为1.5mm、内径为1mm的喷丝头成型并进入水槽中，在去离子水中放置24h得到管状的非对称中空纤维型SOFC阳极生胚；
（2）将步骤（1）得到的非对称中空纤维型SOFC阳极生胚剪切为5cm，悬挂于空气中自然干燥24h后，再将其吊在管式炉中于1200℃煅烧4h，同时以5mL/min的空气吹扫，煅烧结束，冷却，得到非对称中空纤维型SOFC阳极支撑体；
（3）将10g乙二醇、0.2g乙基纤维素和1.52g松油醇混匀得到有机溶剂，将0.59g GDC加入有机溶剂中，超声30min得到电解质浆料，将步骤（2）得到的非对称中空纤维型SOFC阳极支撑体浸涂到电解质浆料中，重复浸涂3次，每次浸涂时间为5s，每次浸涂后在空气中自然干燥，浸涂结束，晾干后在600℃煅烧3h，再以1℃/min的升温速率将温度升至1450℃，烧结3h，冷却，得到致密的非对称中空纤维型SOFC电解质层；
（4）将1.01g Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ（简称：BSCF）和1.51g GDC混合得到复合阴极粉体，将7.5g乙二醇、0.6g松油醇和0.3g聚乙烯醇缩丁醛混合得到有机溶剂，将复合阴极粉体加入有机溶剂中，超声30min得到阴极刷涂液，用小毛刷将阴极刷涂液均匀刷涂在步骤（3）得到的非对称中空纤维型SOFC电解质层上，重复刷涂2次，每次刷涂后在空气中自然干燥20s，刷涂结束，于空气中自然干燥，得到复合阴极层；
（5）将7.5g乙二醇、0.6g松油醇和0.3g聚乙烯醇缩丁醛混合得到有机溶剂，将2.52g BSCF加入有机溶剂中，超声30min得到阴极集流液，再将阴极集流液均匀刷涂在步骤（4）得到的复合阴极层上，重复刷涂2次，每次刷涂后在空气中自然干燥20s，刷涂结束，于800℃煅烧3h，冷却，得到非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池。
实施例3
（1）将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，搅拌至溶解，加入9.6g 氧化镍（化学式：NiO）和6.4g 镧镓基钙钛矿型氧化物（简称：LSGM），400rpm搅拌20h，使粉体均匀分散，得到混合均匀的纺织液；向图1所示的纺织设备的喷丝头的内环中注入N-甲基吡咯烷酮，向水槽中注入去离子水，将纺织液注入纺织设备的反应罐中，抽真空2h除去气泡后，在压强为120kPa 的N2驱动下，纺织液通过外径为1.5mm、内径为1mm的喷丝头成型并进入水槽中，在去离子水中放置72h得到管状的非对称中空纤维型SOFC阳极生胚；
（2）将步骤（1）得到的非对称中空纤维型SOFC阳极生胚剪切为10cm，悬挂于空气中自然干燥24h后，再将其吊在管式炉中于1300℃煅烧1h，同时以20mL/min的空气吹扫，煅烧结束，冷却，得到非对称中空纤维型SOFC阳极支撑体；
（3）将10g乙醇、0.2g乙基纤维素和1.52g丙酮混匀得到有机溶剂，将2.34g LSGM加入有机溶剂中，超声120min得到电解质浆料，将步骤（2）得到的非对称中空纤维型SOFC阳极支撑体浸涂到电解质浆料中，重复浸涂10次，每次浸涂时间为20s，每次浸涂后在空气中自然干燥，浸涂结束，晾干后在700℃煅烧1h，再以3℃/min的升温速率将温度升至1500℃，烧结5h，冷却，得到致密的非对称中空纤维型SOFC电解质层；
（4）将0.65 La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3-δ（简称：LSCF）和0.43g LSGM混合得到复合阴极粉体，将2.0g乙醇、0.1g丙酮和0.05g聚乙烯醇缩丁醛混合得到有机溶剂，将复合阴极粉体加入有机溶剂中，超声120min得到阴极刷涂液，用小毛刷将阴极刷涂液均匀刷涂在步骤（3）得到的非对称中空纤维型SOFC电解质层上，重复刷涂5次，每次刷涂后在空气中自然干燥40s，刷涂结束，于空气中自然干燥，得到复合阴极层；
（5）将2.0g乙醇、0.1g丙酮和0.05g聚乙烯醇缩丁醛混合得到有机溶剂，将1.08g LSCF加入有机溶剂中，超声120min得到阴极集流液，再将阴极集流液均匀刷涂在步骤（4）得到的复合阴极层上，重复刷涂5次，每次刷涂后在空气中自然干燥40s，刷涂结束，于1100℃煅烧1h，冷却，得到非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池。

Claims (9)

1.非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将聚乙烯吡咯烷酮溶解在N-甲基吡咯烷酮中，加入聚醚砜，搅拌至溶解，加入阳极材料粉体，搅拌10~20h，得到混合均匀的纺织液；向纺织设备的喷丝头的内环中注入凝胶液，向水槽中注入去离子水，将纺织液注入纺织设备的反应罐中，抽真空0.5~2h后，在压强为80~120kPa的N2驱动下，纺织液通过喷丝头成型并进入水槽中，在去离子水中放置24~72 h得到管状的非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池阳极生胚；
所述聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和聚醚砜的质量比为1:（20~50）:（6~20），所述阳极材料粉体与聚乙烯吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和聚醚砜三者的质量之和的比值为1:（0.5~2）；
（2）将步骤（1）得到的管状的非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池阳极生胚剪切为5~10cm，干燥，于1200~1300℃煅烧1~4h，同时以5~20mL/min的空气吹扫，煅烧结束，冷却，得到非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池阳极支撑体；
（3）将电解质粉体加入有机溶剂中，超声30~120min得到电解质浆料，将步骤（2）得到的非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池阳极支撑体浸涂到电解质浆料中，重复浸涂3~10次，每次浸涂时间为5~20s，每次浸涂后在空气中自然干燥，浸涂结束，晾干后在600~700℃煅烧1~3h，再以1~3℃/min的升温速率将温度升至1400~1500℃，烧结3~5 h，冷却，得到致密的非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池电解质层；
（4）将复合阴极粉体加入有机溶剂中，超声30~120min得到阴极刷涂液，将阴极刷涂液均匀刷涂在步骤（3）得到的非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池电解质层上，重复刷涂2~5次，每次刷涂后在空气中自然干燥20~40s，刷涂结束，于空气中自然干燥，得到复合阴极层；
（5）将阴极集流粉体加入有机溶剂中，超声30~120min得到阴极集流液，再将阴极集流液均匀刷涂在步骤（4）得到的复合阴极层上，重复刷涂2~5次，每次刷涂后在空气中自然干燥20~40s，刷涂结束，于800~1100℃煅烧1~3 h，冷却，得到非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述阳极材料粉体为氧化镍和电解质粉体的混合物，所述电解质粉体在混合物中的质量百分含量为40~60%；所述电解质粉体为钇稳定的氧化锆、钆掺杂的氧化铈或镧镓基钙钛矿型氧化物。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述电解质粉体为钇稳定的氧化锆、钆掺杂的氧化铈或镧镓基钙钛矿型氧化物，所述电解质粉体与有机溶剂的质量比为（5~20）:100。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述复合阴极粉体与有机溶剂的质量比为（30~50）:100，所述复合阴极粉体为钙钛矿型氧化物和电解质粉体的混合物，所述电解质粉体在混合物中的质量百分含量为40~60%；
所述钙钛矿型氧化物为La0.8Sr0.2MnO3-δ、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ或La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3-δ；所述电解质粉体为钇稳定的氧化锆、钆掺杂的氧化铈或镧镓基钙钛矿型氧化物。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述阴极集流粉体为钙钛矿型氧化物；所述阴极集流粉体与有机溶剂的质量比为（30~50）:100。
6.根据权利要求1或4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述有机溶剂为乙醇、乙二醇、乙基纤维素、松油醇或丙酮中的两种以上。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述有机溶剂为乙醇、乙二醇、松油醇、聚乙烯醇缩丁醛或丙酮中的两种以上。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述凝胶液为N-甲基吡咯烷酮。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述干燥为悬挂干燥，即在重力条件下，在干燥空气中自然干燥。
CN201110227090A 2011-08-09 2011-08-09 非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池的制备方法 Pending CN102332592A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110227090A CN102332592A (zh) 2011-08-09 2011-08-09 非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110227090A CN102332592A (zh) 2011-08-09 2011-08-09 非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102332592A true CN102332592A (zh) 2012-01-25

Family

ID=45484286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110227090A Pending CN102332592A (zh) 2011-08-09 2011-08-09 非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102332592A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103022532A (zh) * 2012-12-25 2013-04-03 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 用于固体氧化物燃料电池阴极侧与连接件间的接触层及其制备方法
CN103199278A (zh) * 2013-03-06 2013-07-10 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 电池集流层及其制备方法
CN103613067A (zh) * 2013-11-22 2014-03-05 山东理工大学 湿二氧化碳电催化制备合成气的方法
CN107665996A (zh) * 2017-09-22 2018-02-06 常州信息职业技术学院 三维多孔镍中空纤维电极材料、制备方法及基于该电极的电池
CN108039506A (zh) * 2017-12-07 2018-05-15 山东理工大学 横截面为花瓣型的中空纤维固体氧化物燃料电池的制备方法
CN111244467A (zh) * 2018-11-27 2020-06-05 中国科学院大连化学物理研究所 一种稳定固体氧化物燃料电池阴极的方法
CN113381047A (zh) * 2021-05-25 2021-09-10 湖北赛傲氢能科技有限公司 一种高温氧化物离子导体电池及其制备方法
CN114678574A (zh) * 2022-04-15 2022-06-28 深圳通微新能源科技有限公司 相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070298303A1 (en) * 2004-06-10 2007-12-27 California Institute Of Technology Processing techniques for the fabrication of solid acid fuel cell membrane electrode assemblies
CN101162779A (zh) * 2007-10-26 2008-04-16 华南理工大学 管式固体氧化物燃料电池的阳极支撑体制备方法
CN101776309A (zh) * 2010-01-02 2010-07-14 华南理工大学 中空纤维膜空调无水加湿系统
CN201582922U (zh) * 2010-01-02 2010-09-15 华南理工大学 中空纤维膜空调无水加湿系统
CN101912742A (zh) * 2010-08-09 2010-12-15 华南理工大学 一种u型中空纤维膜的制备方法及u型中空纤维膜反应器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070298303A1 (en) * 2004-06-10 2007-12-27 California Institute Of Technology Processing techniques for the fabrication of solid acid fuel cell membrane electrode assemblies
CN101162779A (zh) * 2007-10-26 2008-04-16 华南理工大学 管式固体氧化物燃料电池的阳极支撑体制备方法
CN101776309A (zh) * 2010-01-02 2010-07-14 华南理工大学 中空纤维膜空调无水加湿系统
CN201582922U (zh) * 2010-01-02 2010-09-15 华南理工大学 中空纤维膜空调无水加湿系统
CN101912742A (zh) * 2010-08-09 2010-12-15 华南理工大学 一种u型中空纤维膜的制备方法及u型中空纤维膜反应器

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103022532A (zh) * 2012-12-25 2013-04-03 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 用于固体氧化物燃料电池阴极侧与连接件间的接触层及其制备方法
CN103022532B (zh) * 2012-12-25 2015-05-20 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 用于固体氧化物燃料电池阴极侧与连接件间的接触层及其制备方法
CN103199278A (zh) * 2013-03-06 2013-07-10 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 电池集流层及其制备方法
CN103613067A (zh) * 2013-11-22 2014-03-05 山东理工大学 湿二氧化碳电催化制备合成气的方法
CN103613067B (zh) * 2013-11-22 2015-10-28 山东理工大学 湿二氧化碳电催化制备合成气的方法
CN107665996A (zh) * 2017-09-22 2018-02-06 常州信息职业技术学院 三维多孔镍中空纤维电极材料、制备方法及基于该电极的电池
CN108039506A (zh) * 2017-12-07 2018-05-15 山东理工大学 横截面为花瓣型的中空纤维固体氧化物燃料电池的制备方法
CN108039506B (zh) * 2017-12-07 2020-05-19 山东理工大学 横截面为花瓣型的中空纤维固体氧化物燃料电池的制备方法
CN111244467A (zh) * 2018-11-27 2020-06-05 中国科学院大连化学物理研究所 一种稳定固体氧化物燃料电池阴极的方法
CN111244467B (zh) * 2018-11-27 2021-08-03 中国科学院大连化学物理研究所 一种稳定固体氧化物燃料电池阴极的方法
CN113381047A (zh) * 2021-05-25 2021-09-10 湖北赛傲氢能科技有限公司 一种高温氧化物离子导体电池及其制备方法
CN113381047B (zh) * 2021-05-25 2023-12-15 湖北赛傲氢能科技有限公司 一种高温氧化物离子导体电池及其制备方法
CN114678574A (zh) * 2022-04-15 2022-06-28 深圳通微新能源科技有限公司 相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102332592A (zh) 非对称中空纤维型固体氧化物燃料电池的制备方法
CN102290589B (zh) 一种阴极支撑型直接碳燃料电池
CN101577340B (zh) 一种阴极支撑的管式固体氧化物燃料电池的制备方法
CN102903940B (zh) 微管式固体氧化物燃料电池非对称复合阳极及其制备方法
CN1672284A (zh) 钙钛矿基的燃料电池电极以及薄膜
CN100589271C (zh) 一种中空纤维型固体氧化物燃料电池的制备方法
CN103107342B (zh) 一维纳米纤维ssc基复合阴极的制备方法
CN102651480A (zh) 一种阳极支撑的固体氧化物燃料电池、电池堆及其制备方法
CN103811789A (zh) 一种具有对称电极的固体氧化物燃料电池及其制备方法和应用
CN113337834B (zh) 对称材料非对称结构电解池及其制备方法
CN102306817B (zh) 一种u型中空纤维固体氧化物燃料电池的制备方法
CN102723516B (zh) 一种以液态金属锡为阳极的直碳燃料电池装置
CN205024329U (zh) 一种基于固体氧化物电解质的电解水制氧系统
CN105908211B (zh) 一种高温电解水制氢稳定运行的电解池装置、电解电池的制备及电解池装置的使用方法
CN106025315A (zh) 一种改性lscm电极及其制备方法
CN112687931B (zh) 一种便携式直接碳发电装置及其发电方法
CN106835191B (zh) 一种低温质子导体固体氧化物电解池
Liu et al. Nanofiber-structured Pr0. 4Sr0. 6Co0. 2Fe0. 7Nb0. 1O3-δ-Gd0. 2Ce0. 8O1. 9 symmetrical composite electrode for solid oxide fuel cells
CN107681172A (zh) Sofc管式单电池电流集流管的制备方法
CN103165923B (zh) 阳极支撑管式电池的收电装置及其制备方法和电池堆
CN110387554B (zh) 一种电解系统以及一种电解二氧化碳的方法
CN104064782A (zh) 一种固体氧化物燃料电池阴极的制备方法
CN113322483B (zh) 一种新型可再生能源存储反应器及其应用
CN112853529B (zh) 一种镍基造孔剂及其在燃料电池中的应用
CN115172833B (zh) 一种锂化合物电极陶瓷燃料电池电解质、制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120125