CN105336963A - 一种平板式固体氧化物燃料电池用半柔性复合双极板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种平板式固体氧化物燃料电池用半柔性复合双极板及其制备方法，所述复合双极板为半柔性结构，包括：中间合金层、位于所述中间合金层的一侧表面上的阳极流道层、以及位于所述中间合金层的另一侧表面上的阴极流道层，所述中间合金层为硬性致密合金平板，所述阳极流道层为具有燃料气流道的柔性多孔层，所述阴极流道层为具有氧化气流道的柔性多孔层。本发明设计的“柔性多孔|硬性致密|柔性多孔”复合结构，其中柔性多孔层包含毫米级和微米-亚微米级两种线宽尺度的气体传输通道，可有效改善反应气在流道层传输中的分布不均匀性问题，尤其是改善“凹槽”区域和“凸道”区域之间反应气存在过大浓度梯度的问题。

Description

一种平板式固体氧化物燃料电池用半柔性复合双极板及其制备方法
技术领域
本发明涉及平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)用双极板的结构设计，还涉及所述双极板的制备方法。
背景技术
固体氧化物燃料电池堆所包含的组件主要包括：单电池、双极板、密封件、相关接触材料以及反应气分配管路等。其中，双极板的作用主要包括：提供相邻单电池之间的电流通路；提供反应气的分配通道；分隔相邻电池的燃料气和氧化气；提供电池堆结构稳定所必须的机械强度等。
双极板的材料迄今主要发展了合金类及陶瓷类两种。陶瓷类材料主要是指铬酸镧，其存在的问题是烧结性差，导热性差，价格昂贵以及成型困难。目前，SOFC电池堆向中温化发展，陶瓷类双极板材料将逐渐被廉价的合金材料取代。合金类材料主要是Fe基、Cr基及Ni基合金，其存在的问题是热膨胀系数比常规的钇稳定的氧化锆(YSZ)电解质材料大的多，当处于阴极侧氧化性气氛下时，易于被氧化导致接触电阻不断增大，影响电池堆的长期稳定性。通过对合金成分的调整，以确保热膨胀系数处于12～13*10-6K-1之间，从而改善其热膨胀系数不匹配的问题，(如专利CN1149892A、CN1468970A、CN101760699A等)。通过对合金材料进行表面修饰或成分调整，改善其抗氧化性能(如专利CN1222941A、CN101760699A、CN101670999A、CN1667859A等)。
常见的双极板结构都是双面槽道型结构，也就是将双极板的两侧表面分别加工成复杂的“凹槽-凸道”的结构。“凹槽”部分起着气体传输通道的作用，“凸道”部分的作用是起电流通路。加工这种复杂结构的方法一般有化学腐蚀，机械铣槽等，这些加工方式要求双极板的厚度必须较厚(一般>1mm)。这不仅阻碍了电池堆向轻量化方向的发展，也大大增加了材料成本和加工成本。针对以上问题，已有不少改进的方案被提出。专利CN1302569C提到，将双极板双面槽道结构依次划分为阳极流场板、阳极通道板、分隔板、阴极通道板和阴极流场板共五层，分别加工设计每层结构，最后固接而成实际使用的双极板。其优点是双极板厚度小，重量轻，导电性好，耐腐蚀性强。专利CN101355177B提到一种含双层连接板结构的电池堆设计，在该设计中，双层连接板不需要起阻隔相邻燃料气和氧化气的作用，只提供电流通路和气流传输通道。其设计优点是有利于气体传质。另外，反应气在双极板的双面槽道型结构中传输时，为了获得更好的气体传输均一性，针对双极板复杂的“凹槽-凸道”图案，已有相当丰富的设计方案被提出(如专利CN103700801A、CN203415644U、CN103311560A、CN102122722A、CN1770531A、CN1302569C、CN1379495A、CN1636296A、CN1636284A、CN103515639A等)。
但是，以上所涉所有专利中的双极板结构都存在两个共性的问题。第一：基于双极板的材料选择，双极板都为硬性结构，这种硬性结构对于双极板与相邻单电池之间保持优良的电流接触是不利的，而且不利于电池堆升降温过程中的热应力松弛，容易导致电池堆破裂。一般的解决方案是在双极板和相邻单电池之间再添加一层柔性的接触材料，接触材料的选择主要有：金属网、金属毡、多孔导电陶瓷和金属粉。专利CN2400908Y提到，在阳极膜和双极板之间添加一层多孔镍板，该方案可提高燃料利用率，提高电流密度，还可使热应力和机械应力松弛。专利CN103515639A提到，添加的接触材料还可起到气体扩散层的作用，有利于反应气充分与外部电极接触并参与电池反应。添加柔性接触材料层虽然很好地解决了以上问题，但也增加了电池堆组件成本，使得本已复杂的组件种类更加繁多，使电池堆中各组件之间的厚度匹配性更加复杂；第二：在双极板的双面槽道结构中，凹槽部分完全空白，凸道部分完全致密，这不利于反应气传输的均一性，使单电池电极表面存在较大的电流密度梯度及温度梯度，进而产生较大的热应力，容易导致电池破裂。针对这一问题，迄今尚未有针对性的改善方案被提出。
发明内容
基于现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板的结构设计及其制备方法，所述复合双极板为半柔性结构，以解决在制备双极板复杂双面槽道结构时工艺过于繁琐，所需双极板的厚度较厚(一般>1mm)，导致加工成本和材料成本过高的问题；解决双极板与相邻单电池之间由于是硬性接触，导致接触电阻过大，不利于提供优良电流通路的问题；解决在双极板槽道结构中，“凹槽”区域和“凸道”区域之间反应气存在过大浓度梯度，容易导致较大电流密度梯度和温度梯度，产生过大的热应力，容易导致电池破裂的问题。
在此，一方面，本发明提供一种平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板，所述复合双极板为半柔性结构，包括：中间合金层、位于所述中间合金层的一侧表面上的阳极流道层、以及位于所述中间合金层的另一侧表面上的阴极流道层，所述中间合金层为硬性致密合金平板，所述阳极流道层为具有燃料气流道的柔性多孔层，所述阴极流道层为具有氧化气流道的柔性多孔层。
本发明的双极板与单电池、密封垫等其他组件装配成电池堆时，这种“柔性多孔|硬性致密|柔性多孔”的复合结构设计可有效改善燃料气及氧化气在流道层传输中的分布不均匀性问题；可有效改善在电池堆装配时，由于应力无法松弛易导致电池堆破裂的问题；可有效改善电池堆中各组件之间的热膨胀系数不匹配的问题；可有效保证电池堆各组件之间优良的电接触，既降低了成本，也简化了电池堆结构，同时大大简化了电池堆各组件之间厚度匹配性的问题。
较佳地，所述中间合金层具有相互独立的燃料气传输孔道和氧化气传输孔道，所述阳极流道层与所述中间合金层边框及氧化气传输孔道对应位置的周边留有供气体密封用的空白区域，所述阴极流道层与所述中间合金层边框及燃料气传输孔道对应位置的周边留有供气体密封用的空白区域。
较佳地，所述燃料气流道和所述阳极流道层内的气孔形成供燃料气传输的通道，其中所述燃料气流道的线宽为0.5～10mm，所述阳极流道层内的气孔的线宽为0.1～50μm，所述阳极流道层内的孔隙率为5％～50％之间可调。
较佳地，所述氧化气流道和所述阴极流道层内的气孔形成供氧化气传输的通道，其中所述氧化气流道的线宽为0.5～10mm，所述阴极流道层内的气孔的线宽为0.1～50μm，所述阴极流道层内的孔隙率为5％～50％之间可调。
较佳地，所述中间合金层的厚度为0.2～1mm，所述阳极流道层的厚度为0.2～1mm，所述阴极流道层的厚度为0.2～2mm。
较佳地，所述阳极流道层的组成材料为镍基氧化物、铜基氧化物、铬基氧化物中的至少一种。
较佳地，所述阴极流道层的组成材料为La1-xSrxMnO3、La1-xSrxCoO3、La1-xSrxCr1- yFeyO3和La1-xSrxCo1-yFeyO3中的至少一种，其中0<x≤0.8，0<y≤0.8。
另一方面，本发明还提供上述平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将阳极流道层的组成材料与有机添加剂及溶剂充分混合均匀，配成第一浆料，通过流延成型制得第一柔性素胚带，将阴极流道层的组成材料与有机添加剂及溶剂充分混合均匀，配成第二浆料，通过流延成型制得第二柔性素胚带；
(2)分别根据阳极流道层和阴极流道层的外围尺寸及厚度要求，将第一柔性素胚带和第二柔性素胚带分别依次经过切片、多层叠片及热压后得到第一柔性素胚层和第二柔性素胚层；
(3)分别根据阳极流道层和阴极流道层的流道设计要求，分别将所述第一柔性素胚层和所述第二柔性素胚层进行裁剪，得到阳极流道层和阴极流道层；
(4)依顺序将所得的阳极流道层、合适尺寸的合金层、所得的阴极流道层组合对齐后粘合为一体，在加压加热条件下保持一段时间，得到所述复合双极板素胚；
(5)按照平板式固体氧化物燃料电池堆的装堆要求，将所述复合双极板素胚装配至电池堆中，在电池堆加压加热密封过程中，所述复合双极板素胚将原位转变为所述复合双极板。
本发明通过流延成型制备柔性素坯，该柔性素坯中的有机添加剂在加热条件下燃烧后留下气孔，即可得到柔性多孔层，该方法简单易行，成本低廉，可以大规模生产。
较佳地，步骤(1)中，在第一浆料和/或第二浆料中，有机添加剂包括分散剂、造孔剂、粘结剂、和塑化剂，其中，分散剂重量百分比为0.5～10wt％，造孔剂重量百分比为5～50wt％，粘结剂重量百分比为0.5～10wt％，塑化剂重量百分比为0.5～10wt％，溶剂重量百分比为0.5～40wt％。
较佳地，步骤(1)中，所述第一柔性素胚带和/或所述第二柔性素胚带的厚度为0.08～0.16mm。
较佳地，步骤(4)中，以松油醇作为胶黏剂，依顺序将所得的阳极流道层、合适尺寸的合金层、所得的阴极流道层组合对齐并粘合为一体，在其上施加5～10kPa的压强和40～85℃温度下保持0.5～2小时。步骤(5)中，依次将单电池、密封垫和所述复合双极板素胚装配成电池堆，在电池堆加压加热密封过程中，在其上施加10～40kPa的压强，以1～2℃/分钟的升温速率，从室温升至750～800℃，并保温0.5～2小时，所述复合双极板素胚将原位转变为所述复合双极板。
附图说明
图1为本发明的复合双极板的阴极流道层侧(正面)的示意图；
图2为本发明的复合双极板的阳极流道层侧(背面)的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
本发明一方面提供一种平板式固体氧化物燃料电池用半柔性复合双极板的结构设计，其为“柔性多孔|硬性致密|柔性多孔”的半柔性结构。图1和图2分别示出该半柔性复合双极板的两个侧面的示意图。参见图1和图2，该半柔性复合双极板包括：中间合金层1、一侧阳极流道层3及另一侧阴极流道层2。阳极流道层3及另一侧阴极流道层2分别紧密结合于中间合金层1的两个侧面上。
中间合金层1为硬性致密合金平板，其材质没有特别限定，包括但不限于铁基、镍基、铬基合金中的任意一种。中间合金层1的形状及大小没有特别限定，可以根据实际需要选择。中间合金层1的厚度优选为0.2～1mm。本发明中，密度较大的合金层的厚度较小，相对于现有技术中双极板较厚的厚度(一般>1mm)，可以减轻电池堆的重量，减少材料成本和加工成本。
中间合金层1在其边缘区域可以具有相互独立的燃料气传输孔道4和氧化气传输孔道5。燃料气传输孔道4和氧化气传输孔道5可分别包括多个。阳极流道层3与中间合金层1的边框及氧化气传输孔道5对应位置的周边留有供气体密封用的空白区域。阴极流道层2与中间合金层1的边框及燃料气传输孔道4对应位置的周边留有供气体密封用的空白区域。
阳极流道层3为具有燃料气流道的柔性多孔层。阳极流道层3中的燃料气传输通道分为两类：一类为毫米级线宽(例如0.5～10mm)的宏观气体传输通道区域(即由阳极流道层3的宏观形状形成的燃料气流道)，所述宏观气体传输通道的形状不作特殊限定，可根据燃料气流场设计要求作相应调整，例如可为S形、E型、树枝状、点阵型或以上基本构型的复合型等；另一类为微米-亚微米级线宽(例如0.1～50μm)的微观气体传输通道区域(即柔性多孔层内部的气孔)。所述微观气体传输通道区域的孔隙率为5％～50％之间可调。若孔隙率小于5％，则难以起到传输气体的作用，若孔隙率大于50％，则增加了这种过高孔隙率结构在高温强还原性气氛中保持长期稳定的难度。
阴极流道层2为具有氧化气流道的柔性多孔层。阴极流道层2中的氧化气传输通道分为两类：一类为毫米级线宽(例如0.5～10mm)的宏观气体传输通道区域(即由阴极流道层2的宏观形状形成的氧化气流道)，所述宏观气体传输通道的形状不作特殊限定，可根据氧化气流场设计要求作相应调整，例如可为S形、E型、树枝状、点阵型或以上基本构型的复合型等；另一类为微米-亚微米级线宽(例如0.1～50μm)的微观气体传输通道区域(即柔性多孔层内部的气孔)。所述微观气体传输通道区域的孔隙率为5％～50％之间可调。若孔隙率小于5％，则难以起到传输气体的作用，若孔隙率大于50％，则增加了这种过高孔隙率结构在高温强氧化性气氛中保持长期稳定的难度。
阳极流道层3的厚度优选为0.2～1mm，有利于在保证气体传输通畅的前提下，充分降低材料成本。阴极流道层2的厚度优选为0.2～2mm，有利于在保证气体传输通畅的前提下，充分降低材料成本。整个复合双极板的厚度优选为0.6～4mm。
阳极流道层3的材质可为镍基氧化物、铜基氧化物、铬基氧化物中的至少一种，目的在于，保证阳极流道层3在高温强还原性气氛下有足够高的电导率。阴极流道层2的材质可为LSM、LSC、LSCrF、LSCF粉体中的任意一种，目的在于，保证阴极流道层2在高温强氧化性气氛下提供足够高的电导率。所述LSM为La1-xSrxMnO3，所述LSC为La1- xSrxCoO3，所述LSCrF为La1-xSrxCr1-yFeyO3，所述LSCF为La1-xSrxCo1-yFeyO3，0<x≤0.8，0<y≤0.8。
作为示例，复合双极板的制备方法可包括如下步骤：
步骤1，选取适当厚度的硬性致密合金平板；
步骤2，根据双极板的尺寸要求，将步骤1中所述合金平板切割成所需尺寸，得到半柔性复合双极板的合金层；
步骤3，以阳极流道层的组成材料(例如镍基、铜基、铬基氧化物中的一种或全部)为原料，与适当比例的分散剂、造孔剂、粘结剂、塑化剂及溶剂充分混合均匀，配成粘度合适的浆料；
步骤4，将步骤3中所述浆料通过流延成型制得适当厚度的柔性素胚带；
步骤5，根据阳极流道层的外围尺寸及厚度要求，将步骤4中所述柔性素胚带依次经过切片、多层叠片及热压后得到柔性素胚层；
步骤6，根据阳极流道层的流道设计要求，采用激光切割、线切割、手工裁剪中的任意一种方式对步骤5中所述柔性素胚层进行加工，得到阳极流道层；
步骤7，以阴极流道层的组成材料(例如LSM、LSC、LSCrF、LSCF粉体中的任意一种)为原料，替换步骤3中所述镍基、铜基氧化物的全部，与适当比例的分散剂、造孔剂、粘结剂、塑化剂及溶剂充分混合均匀，配成粘度合适的浆料；
步骤8，依次重复步骤4至步骤6，得到阴极流道层；
步骤9，以松油醇作为胶黏剂，依顺序将阳极流道层、合金层、阴极流道层组合对齐后粘合为一体，在加压加热条件下保持一段时间，得到复合双极板素胚；
步骤10，按照平板式固体氧化物燃料电池堆得装堆要求，依次将单电池、密封垫和所述复合双极板素胚装配成电池堆，在电池堆加压加热封接过程中，所述复合双极板素胚将原位转变为所述复合双极板。
步骤3和/或步骤7中，分散剂重量百分比优选为0.5～10wt％，造孔剂重量百分比优选为5～50wt％，粘结剂重量百分比优选为0.5～10wt％，塑化剂重量百分比优选为0.5～10wt％。溶剂重量百分比优选为0.5～40wt％。
分散剂包括但不限于三乙醇胺、聚丙烯酰胺中的至少一种。造孔剂包括但不限于石墨、糯米粉、小麦粉中的至少一种。粘结剂包括但不限于PVB、聚醚砜、聚酰胺中的至少一种。塑化剂包括但不限于邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯中的至少一种。溶剂包括但不限于酒精、丁酮、二甲苯、乙酸丁酯中的至少一种。
应理解，步骤3和步骤7中所采用的添加剂的种类及其比例可以相同，也可以不同。
步骤4中，柔性素胚带厚度优选为0.08～0.16mm。
步骤5中，热压时的压强可为5～40MPa，保压时间可为30～120分钟，温度可为65～90℃。
步骤9中，以松油醇为胶黏剂(应理解，胶黏剂不限于松油醇，也可为其它合适的胶黏剂)，依顺序将阳极流道层、合金层、阴极流道层组合对齐并粘合为一体，在其上施加5～10kPa的压强以及在40～85℃温度下保持0.5～2小时，得到所述复合双极板素胚。此时的复合双极板素胚除了由中间硬性致密合金层1提供结构支撑，两侧的阴极流道层2和阳极流道层3中还保留各种有机和无机添加剂，仍保持柔性状态。步骤10中，在将单电池、密封垫以及所述复合双极板素胚一起装配成电池堆时，在电池堆加压加热封接过程中，在其上施加10～40kPa的压强，以1～2℃/min的升温速率，从室温升至750～800℃，并保温0.5～2h。所述半柔性复合双极板素胚将原位转变为复合双极板。在该过程中，在升温过程中，柔性多孔层素胚中的各种有机添加剂及造孔剂燃烧后留下气孔，得到微米-亚微米级线宽尺度的气体传输通道。通过调节步骤3、步骤7中各有机添加剂及造孔剂的比例，可以调节柔性多孔层的孔径大小和孔隙率。
本发明的优点在于：
1)对于本发明设计的“柔性多孔|硬性致密|柔性多孔”复合结构，其中柔性多孔层包含毫米级和微米-亚微米级两种线宽尺度的气体传输通道，可有效改善反应气在流道层传输中的分布不均匀性问题，尤其是改善“凹槽”区域和“凸道”区域之间反应气存在过大浓度梯度的问题；
2)在本发明设计的双极板结构中，“柔性多孔|硬性致密|柔性多孔”的复合结构设计可有效改善在电池堆装配时，由于应力无法松弛易导致电池堆破裂的问题；
3)在本发明设计的双极板结构中，“柔性多孔|硬性致密|柔性多孔”的复合结构设计可有效改善电池堆中各组件之间的热膨胀系数不匹配的问题；
4)对于本发明设计的半柔性复合双极板，在将双极板与其他组件装配成电池堆时，无需额外添加各种接触材料即可有效保证电池堆各组件之间优良的电接触，既降低了成本，也简化了电池堆结构，同时大大简化了电池堆各组件之间厚度匹配性的问题。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
半柔性复合双极板的结构设计
根据图1和图2所示设计半柔性复合双极板。如图1和图2所示，该半柔性复合双极板包括中间合金层1、一侧阳极流道层3及另一侧阴极流道层2。中间合金层1的尺寸为10cm×10cm×0.4mm，阳极流道层3和阴极流道层2形成为S形，厚度分别为0.4mm和0.5mm。燃料气流道的宽度为5mm，氧化气流道的宽度为5mm。
实施例2
制备半柔性复合双极板的硬性合金层
选取430型号的不锈钢，厚度为0.4mm的不锈钢金属平板作为硬性合金基板；
根据实施例1中的结构设计要求，采用激光切割将硬性合金基板加工切割成相应的尺寸，得到硬性合金层。
实施例3
制备半柔性复合双极板的柔性多孔阳极流道层素胚
称取氧化镍粉体200g，石墨40g，加入到42g无水乙醇和丁酮(按1:1质量比)的混合溶剂中，再添加三乙醇胺8.4g，用滚筒球磨机在125rpm转速下球磨8小时混匀；
再添加PVB14.6g，邻苯二甲酸二丁酯8.6g，用滚筒球磨机在80rpm转速下球磨12小时混匀，得到粘度适中的稳定浆料；
浆料经190目筛网过筛和真空脱泡处理后，倾倒在PET底膜上，随着底膜的带动向前，经过刀高为0.3mm的刮刀后得到厚度均匀的素坯，同时将流延台面加热至85℃，当素坯到达流延台面末端时随着PET底膜一起被卷起；
将素坯从PET底膜上揭下，将7层素坯叠层对齐，在两侧各垫一层PET膜和不锈钢板。放入塑封袋中抽真空处理，目的在于除去层间残余的空气；
放入等静压机中进行热压，其中等静压机压强为40MPa，保压时间为10min，温度为80℃；
从塑封袋中取出后，根据实施例1的结构设计要求，对等静压后的素坯进行激光切割，得到柔性多孔阳极流道层素胚。
实施例4
制备半柔性复合双极板的柔性多孔阴极流道层素胚
称取La0.8Sr0.2CoO3粉体450g，石墨40g，加入到124g无水乙醇和丁酮(按1:1质量比)的混合溶剂中，再添加三乙醇胺22.2g，用滚筒球磨机在125rpm转速下球磨8小时混匀；
再添加PVB47.6g，邻苯二甲酸二丁酯28g，用滚筒球磨机在80rpm转速下球磨12小时混匀，得到粘度适中的稳定浆料；
浆料经190目筛网过筛和真空脱泡处理后，倾倒在PET底膜上，随着底膜的带动向前，经过刀高为0.4mm的刮刀后得到厚度均匀的素坯，同时将流延台面加热至85℃，当素坯到达流延台面末端时随着PET底膜一起被卷起；
将素坯从PET底膜上揭下，将6层素坯叠层对齐，在两侧各垫一层PET膜和不锈钢板。放入塑封袋中抽真空处理，目的在于除去层间残余的空气；
放入等静压机中进行热压，其中等静压机压强为40MPa，保压时间为10min，温度为80℃；
从塑封袋中取出后，根据实施例1的结构设计要求，对等静压后的素坯进行激光切割，得到柔性多孔阴极流道层素胚。
实施例5
制备半柔性复合双极板
以松油醇为胶黏剂，依顺序将阳极流道层、合金层、阴极流道层组合对齐并粘合为一体，在其上依靠相应质量重物的重力施加10kPa的压强，放入烘箱中在40～85℃温度下保持0.5～2小时，得到复合双极板素胚。在实际装配电池堆时，所述复合双极板素胚可与单电池、密封垫一起，按照电池堆加压加热封接步骤直接进行装堆，所述复合双极板素胚可原位转变为所述复合双极板。为了模拟所述复合双极板原位转变为复合双极板的过程，单独在所述复合双极板素胚之上施加10kPa的压强，放入高温炉中进行热处理，所述热处理的具体步骤为：以2℃/min的速率升温至850℃保温60min，再自然降温，取出后得到所述复合双极板。经压汞仪测试和阿基米德排水法测得阳极流道层和阴极流道层内部的气孔的孔径分别为0.5～5μm和0.5～10μm，孔隙率分别为30％和35％。
产业应用性：本发明可应用于平板式固体氧化物燃料电池等领域。

Claims (11)

1.一种平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板，其特征在于，
所述复合双极板为半柔性结构，
包括：中间合金层、位于所述中间合金层的一侧表面上的阳极流道层、以及位于所述中间合金层的另一侧表面上的阴极流道层，
所述中间合金层为硬性致密合金平板，
所述阳极流道层为具有燃料气流道的柔性多孔层，
所述阴极流道层为具有氧化气流道的柔性多孔层。
2.根据权利要求1所述的平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板，其特征在于，所述中间合金层具有相互独立的燃料气传输孔道和氧化气传输孔道，所述阳极流道层与所述中间合金层边框及氧化气传输孔道对应位置的周边留有供气体密封用的空白区域，所述阴极流道层与所述中间合金层边框及燃料气传输孔道对应位置的周边留有供气体密封用的空白区域。
3.根据权利要求1或2所述的平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板，其特征在于，
所述燃料气流道和所述阳极流道层内的气孔形成供燃料气传输的通道，其中所述燃料气流道的线宽为0.5～10mm，所述阳极流道层内的气孔的线宽为0.1～50μm，所述阳极流道层内的孔隙率为5%～50%之间可调；
所述氧化气流道和所述阴极流道层内的气孔形成供氧化气传输的通道，其中所述氧化气流道的线宽为0.5～10mm，所述阴极流道层内的气孔的线宽为0.1～50μm，所述阴极流道层内的孔隙率为5%～50%之间可调。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板，其特征在于，所述中间合金层的厚度为0.2～1mm，所述阳极流道层的厚度为0.2～1mm，所述阴极流道层的厚度为0.2～2mm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板，其特征在于，所述阳极流道层的组成材料为镍基氧化物、铜基氧化物、铬基氧化物中的至少一种。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板，其特征在于，所述阴极流道层的组成材料为La1-xSrxMnO3、La1-xSrxCoO3、La1-xSrxCr1-yFeyO3和La1-xSrxCo1-yFeyO3中的至少一种，其中0<x≤0.8，0<y≤0.8。
7.一种权利要求1至6中任一项所述的平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将镍基氧化物粉体、铜基氧化物粉体、铬基氧化物粉体中的至少一种作为阳极流道层的组成材料与有机添加剂、造孔剂及溶剂充分混合均匀，配成第一浆料，通过流延成型制得第一柔性素胚带，将La1-xSrxMnO3粉体、La1-xSrxCoO3粉体、La1-xSrxCr1-yFeyO3粉体和La1-xSrxCo1-yFeyO3粉体中的至少一种作为阴极流道层的组成材料与有机添加剂、造孔剂及溶剂充分混合均匀，配成第二浆料，通过流延成型制得第二柔性素胚带；
（2）分别根据阳极流道层和阴极流道层的外围尺寸及厚度要求，将第一柔性素胚带和第二柔性素胚带分别依次经过切片、多层叠片及热压后得到第一柔性素胚层和第二柔性素胚层；
（3）分别根据阳极流道层和阴极流道层的流道设计要求，分别将所述第一柔性素胚层和所述第二柔性素胚层进行裁剪，得到阳极流道层和阴极流道层；
（4）依顺序将所得的阳极流道层、合适尺寸的合金层、所得的阴极流道层组合对齐后粘合为一体，在加压加热条件下保持一段时间，得到复合双极板素胚；
（5）按照平板式固体氧化物燃料电池堆的装堆要求，将所述复合双极板素胚装配至电池堆中，在电池堆加压加热封接过程中，所述复合双极板素胚将原位转变为所述复合双极板。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，在第一浆料和/或第二浆料中，有机添加剂包括分散剂、粘结剂、和/或塑化剂，其中，分散剂重量百分比为0.5～10wt%，造孔剂重量百分比为5～50wt%，粘结剂重量百分比为0.5～10wt%，塑化剂重量百分比为0.5～10wt%，溶剂重量百分比为0.5～40wt%。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述第一柔性素胚带和/或所述第二柔性素胚带的厚度为0.08～0.16mm。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，以松油醇作为胶黏剂，依顺序将所得的阳极流道层、合适尺寸的合金层、所得的阴极流道层组合对齐并粘合为一体，在其上施加5～10kPa的压强以及在40～85℃温度下保持0.5～2小时。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，依次将单电池、密封垫和所述复合双极板素胚装配成电池堆，在电池堆加压加热封接过程中，在其上施加10～40kPa的压强，以1～2℃/分钟的升温速率，从室温升至750～800℃，并保温0.5～2小时，所述复合双极板素胚将原位转变为所述复合双极板。
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