CN105493328B - 制造固体氧化物燃料电池的燃料电极支撑体的方法和固体氧化物燃料电池的燃料电极支撑体 - Google Patents

制造固体氧化物燃料电池的燃料电极支撑体的方法和固体氧化物燃料电池的燃料电极支撑体 Download PDF

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Abstract

本申请涉及用于制造固体氧化物燃料电池的燃料电极支撑体的方法以及固体氧化物燃料电池的燃料电极支撑体，其改善了燃料电极支撑体与电解质之间的界面性质，由此改善了燃料电池的性能和耐久性。

Description

制造固体氧化物燃料电池的燃料电极支撑体的方法和固体氧 化物燃料电池的燃料电极支撑体
技术领域
本申请要求于2013年9月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-0115512号的优先权和权益，其全部内容通过引用合并到本文中。
本申请涉及制造固体氧化物燃料电池的阳极支撑体的方法以及固体氧化物燃料电池的阳极支撑体。
背景技术
燃料电池是通过电化学反应将燃料和空气的化学能直接转换成电和热的设备。与相关技术中采用燃料燃烧、蒸汽发生、涡轮驱动和发电机驱动过程的发电技术不同，燃料电池没有燃烧过程或驱动设备，并且因此燃料电池是具有高效率且不会造成环境问题的新概念的发电技术。这种燃料电池的优点在于：因为几乎不排放例如SOx和NOx的空气污染物并且较少地产生二氧化碳，所以实现了无污染发电、低噪声且无振动。
燃料电池的实例包括多种类型，例如，磷酸燃料电池(PAFC)、碱性燃料电池(AFC)、聚合物电解质燃料电池(PEMFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)，并且在这些燃料电池中，固体氧化物燃料电池(SOFC)由于基于低活化极化的低过电压和小的不可逆损耗而具有高的发电效率。此外，由于除氢之外，还可以使用碳或烃基燃料，所以燃料选择的宽度宽，并且由于电极中的反应速度高，所以不需要昂贵的贵金属作为电极催化剂。此外，伴随着发电而散发的热具有非常高的温度，并且因此其效用值高。在固体氧化物燃料电池中产生的热可以用于重整燃料，并且可以用作工业能量源或者用于对蒸汽供给和发电进行冷却的能量源。
根据支撑体的相对厚度，固体氧化物燃料电池可以分为阳极支撑体型、阴极支撑体型和电解质支撑体型等。阳极支撑体型SOFC的优点在于：因为阳极的电导率高，所以即使阳极支撑体型SOFC变为厚的支撑体型，电流电阻也不大。
因此，需要开发用于改善阳极支撑体型固体氧化物燃料电池的性能以及燃料电池的耐久性的技术。
发明内容
[技术问题]
本申请要解决的问题是提供一种阳极支撑体及其制造方法，其中固体氧化物燃料电池的阳极支撑体与电解质之间的界面性质得到改善以增加在阳极处发生氢的氧化反应的实质面积，并且因此改善了燃料电池的性能，并且防止了界面的分层现象以改善电池的耐久性。
此外，本申请要解决的另一问题是提供一种包括上述阳极支撑体的固体氧化物燃料电池及其制造方法。
本申请要解决的问题不限于上述技术问题，并且本领域的技术人员可以根据下面的描述来清楚地理解其他未提及的技术问题。
[技术方案]
本申请的一个示例性实施方案提供了一种制造固体氧化物燃料电池的阳极支撑体的方法，该方法包括：通过使用喷射方法(blast method)来对包含金属和具有氧离子传导性的无机氧化物的阳极支撑体的至少一个表面进行表面处理。
本申请的另一示例性实施方案提供了一种制造固体氧化物燃料电池的方法，该方法包括：通过使用上述制造方法来制备阳极支撑体；以及在阳极支撑体的经表面处理的表面上施加具有离子传导性的无机氧化物以形成电解质。
本申请的又一示例性实施方案提供了一种通过上述制造方法制造的固体氧化物燃料电池的阳极支撑体。
本申请的再一个示例性实施方案提供了一种固体氧化物燃料电池的阳极支撑体，该阳极支撑体包含：金属以及具有氧离子传导性的无机氧化物，其中在阳极支撑体的至少一个表面上设置有宽度为0.5微米以上且10微米以下的凹凸结构，并且凹凸结构的最高点与最低点之间的高度差为阳极支撑体的总厚度的0.1％以上且50％以下。
本申请的又一示例性实施方案提供了一种制造固体氧化物燃料电池的方法，该方法包括：制备阳极支撑体；以及在阳极支撑体的经表面处理的表面上施加具有离子传导性的无机氧化物以形成电解质。
本申请的另外的示例性实施方案提供了一种固体氧化物燃料电池，该固体氧化物燃料电池包括：阳极支撑体；设置成面对阳极支撑体的阴极；以及设置在阳极支撑体与阴极之间的电解质。
[有益效果]
在根据本申请的示例性实施方案的固体氧化物燃料电池的阳极支撑体中，可以通过改善电解质之间的界面性质来改善燃料电池的性能。此外，优点在于：可以防止阳极支撑体与电解质之间的界面的分层现象，并且由此减慢了燃料电池的效率的下降速度并改善了电池的耐久性。
附图说明
图1示出了通过借助于电子显微镜(SEM)来对在实施例1的阳极支撑体上施加有电解质的外形(form)的截面图进行测量而获得的图像。
图2示出了通过借助于电子显微镜(SEM)来对在比较例1的阳极支撑体上施加有电解质的外形的截面图进行测量而获得的图像。
图3示出了通过使用光学轮廓仪来对实施例1的阳极支撑体的表面粗糙度进行测量而获得的数据。
具体实施方式
除附图之外，通过参考下文详细描述的实施方案，本申请的优点和特征以及用于获得这些优点和特征的方法将明显。然而，本申请不限于下文将要公开的示例性实施方案，而是可以以各种不同的方式来实现本申请。因此，提供本文中所提出的示例性实施方案以使本申请的内容彻底且完全公开，并且将本发明的精神充分地传递给本领域的技术人员，并且本申请仅通过所附权利要求的范围来限定。为了描述清楚，附图中所示的组成元件的尺寸和相对尺寸可能被放大。
除非另有限定，否则在本说明书中使用的包括技术术语和科学术语的所有术语的含义与本申请所属的技术领域的普通技术人员一般所理解的术语的含义相同。此外，除非在本发明中明确限定，否则在通常使用的字典中限定的术语不应解释成具有理想或过于形式化的含义。
在下文中，将详细描述本申请。
本申请的示例性实施方案提供了一种制造固体氧化物燃料电池的阳极支撑体的方法，该方法包括：通过使用喷射(blast)方法来对包含金属和具有氧离子传导性的无机氧化物的阳极支撑体的至少一个表面进行表面处理。
至少一个表面可以意指与电解质接触的表面，并且可以是该表面的一部分或整个该表面。
经表面处理的表面可以是与电解质接触的部分。
阳极支撑体用于电化学氧化燃料以及传输电子。
制造阳极支撑体的方法还可以包括将在包含具有氧离子传导性的无机氧化物和金属氧化物的阳极支撑体中的金属氧化物还原成金属。
可以通过使用本领域公知的一般方法来使金属氧化物还原，并且可以在还原性气体(具体为氢气气氛)下在具体550℃以上且950℃以下的温度下使金属氧化物还原。
喷射方法可以是喷砂方法或喷射陶瓷珠方法。
砂或陶瓷珠的直径可以为0.5毫米以上且10毫米以下。仅在直径为0.5毫米以上时，可以对阳极支撑体进行表面处理，并且仅在直径为10毫米以下时，可以防止在直径大的情况中阳极支撑体的强度明显变弱的问题。
陶瓷珠的种类可以是选自以下中的一种、两种或更多种：掺杂钆的氧化铈(GDC)、掺杂钆的氧化锆(GDZ)、掺杂钐的氧化铈(SDC)、掺杂钐的氧化锆(SDZ)、掺杂钇的氧化铈(YDC)、掺杂钇的氧化锆(YDZ)、氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)和氧化钪稳定的氧化锆(ScSZ)。陶瓷珠的形状不受限制，并且例如，陶瓷珠的形状可以为球形、圆柱形、圆锥形或不规则形状。
在喷射方法中，喷射(spray)速度没有特别限制，而喷射速度可以在0.1m/s以上且41.6m/s以下的范围内。仅在喷射速度为0.1m/s以上时，可以对阳极支撑体进行表面处理，并且仅在喷射速度为41.6m/s以下时，可以防止在喷射速度过大的情况中阳极支撑体的强度明显变弱的问题。
在喷射方法中，喷射压力没有特别限制，而喷射压力可以为0.5巴以上且5巴以下。
金属可以是选自以下中的一种、两种或更多种：Zr、Ce、Ti、Mg、Al、Si、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Y、Nb、Sn、La、Ta、V和Nd。优选地，可以使用Ni。Ni可以具有高的电子传导性，并且同时可以吸附氢和烃基燃料，以获得高的电极催化剂活性。此外，与铂等相比，Ni作为电极材料的优点在于Ni的成本低。
具有氧离子传导性的无机氧化物可以是选自以下中的一种、两种或更多种：掺杂钆的氧化铈(GDC)、掺杂钆的氧化锆(GDZ)、掺杂钐的氧化铈(SDC)、掺杂钐的氧化锆(SDZ)、掺杂钇的氧化铈(YDC)、掺杂钇的氧化锆(YDZ)、氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)和氧化钪稳定的氧化锆(ScSZ)。优选地，可以使用掺杂钆的氧化铈(GDC)或氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)。
经表面处理的表面可以包括宽度为0.5微米以上且10微米以下的凹凸结构，并且凹凸结构的最高点与最低点之间的高度差可以为阳极支撑体的总厚度的0.1％以上且50％以下。当高度差在上述范围内时，可以获得根据表面处理的表面积的增加效果，并且可以维持阳极支撑体的物理强度。可以根据借助于使用喷射方法而进行喷射的材料的尺寸(例如，在球形的情况下，球的直径)来调节凹凸结构的宽度。随着喷射颗粒尺寸的增加，凹凸结构的宽度同样趋于增加，并且随着喷射颗粒尺寸的减小，凹凸结构的宽度趋于变窄。可以通过光学轮廓仪来测量凹凸结构的宽度和深度，并且更精确地，可以通过借助于电子显微镜(SEM)对截面进行照相来测量凹凸结构的宽度和深度。
在本说明书中，宽度意指在凹凸结构的截面中任意一个凹部的最低点到相邻凹部的最低点的距离。在这种情况下，相邻凹部意指其间介入有一个凸部的两个凹部。也就是说，凹凸结构的宽度意指当从上表面观看凹凸结构时脊或谷之间的直线距离，并且凹凸结构的最高点与最低点之间的高度差意指从包括最深脊的表面到最高点的垂直距离。参考图1，A意指凹凸结构的宽度，并且可以通过在阳极支撑体中形成的凹凸结构的顶视图中的脊之间的直线距离来测量。
在本说明书中，凹凸结构的最高点与最低点之间的高度差可以意指从包括凹凸结构的最低点的表面到凹凸结构的最高点的垂直距离。参考图1，由B表示的深度表示包括在图1中所测量的位置处的任意一个凹凸结构的低点的平面与凹凸结构具有最高点的脊之间的垂直距离。在整个阳极支撑体中，从具有凹凸结构的最低谷的表面(也就是说，包括凹凸结构的最低点的表面)到具有凹凸结构的最高脊的点(也就是说，凹凸结构的最高点)的垂直距离可以是凹凸结构的最高点与最低点之间的高度差。凹凸结构的最高点与最低点之间的高度差可以意指经表面处理的表面的最低点与最高点之间的差。
当制造阳极支撑体时，在进行喷射表面处理的情况中，与没有进行喷射表面处理的情况相比，支撑体的表面积可以增加为1.5倍以上且10倍以下。与在表面处理之前的表面积相比，经表面处理的表面的表面积可以增加为1.5倍以上且10倍以下。通过增加表面积，有增加三相边界(TPB)并且改善燃料电池性能的效果。此外，有防止界面的分层现象的效果。
经表面处理的表面的粗糙度可以为150纳米以上且900纳米以下。如果粗糙度为150纳米以上，则表面处理效果优异，并且如果粗糙度为900纳米以下，则可以防止燃料电池在高温下工作的同时可能由于阳极支撑体的裂缝而使燃料电池破裂的问题。
粗糙度意指中心线平均粗糙度(Ra：算术平均粗糙度)。通过在基于中心线的参考长度中对峰(mountain)和谷的高度和深度进行平均来获得中心线平均粗糙度，并且中心线平均粗糙度意指中心线与平均线之间的距离。当绘出平均截面曲线和水平直线时，在参考长度中的中心线表示当由直线包围的区域与截面曲线彼此相同时的直线。
可以通过任意的方法来测量表面粗糙度，只要该方法是相关领域已知的即可，并且例如，可以通过使用光学轮廓仪来测量表面粗糙度。
经表面处理的表面的面积比电阻(ASR)可以为0.01Ωcm2以上且0.45Ωcm2以下。在这种情况下，可以通过任意方法来测量面积比电阻，只要该方法是相关领域已知的即可，并且例如，可以通过高温阻抗方法来测量面积比电阻。面积比电阻(ARS)是电解质与电极之间的界面的交流阻抗性质，并且随着面积比电阻值的减小，电解质与电极之间的界面电阻可以减小，以获得高的燃料电池性质。根据本申请的示例性实施方案，可以通过表面处理来增加界面的面积以增加进行反应的位置的数目。因此，可以将表面电阻(面积比电阻)减小到上述范围内以改善燃料电池的性能。
阳极支撑体的厚度通常可以为0.5毫米以上且50毫米以下。更具体地，厚度可以为1毫米以上且10毫米以下。当厚度在上述范围内时，可以维持物理强度以获得燃料电池的稳定性，并且由于低的电阻，可以获得高的燃料电池性能。
在阳极支撑体的上述材料中，可以单独使用一种，当材料混合时可以使用两种或更多种，可以单独形成阳极支撑体，在阳极支撑体上还可以形成另外的阳极，并且还可以通过使用不同的阳极材料来形成具有多层结构的阳极。可替代地，在阳极支撑体中，为了在烧结期间延缓阳极支撑体的致密化，当金属氧化物以及具有氧离子传导性的无机氧化物为起始原料时，可以使用几微米或更大的粗糙颗粒。在这种情况下，因为在烧结之后，可能不会充分地形成阳极中发生气体反应的三相边界(TPB)，所以在阳极支撑体与电解质之间还可以包括功能层(FL)，该功能层(FL)具有与阳极支撑体的组成相同的组成以及小的颗粒尺寸。
本申请的一个示例性实施方案提供了一种通过上述制造方法而制造的固体氧化物燃料电池的阳极支撑体。
本申请的一个示例性实施方案提供了一种制造固体氧化物燃料电池的方法，该方法包括：通过使用上述制造方法来制备阳极支撑体；以及在阳极支撑体的经表面处理的表面上施加具有离子传导性的无机氧化物以形成电解质。
包含在电解质中的无机氧化物可以与包含在阳极支撑体中的无机氧化物相同。
电解质应当致密，使得空气与燃料不会混合，氧离子传导性应当高，而电子传导性应当低。此外，在电解质中，具有非常大的氧分压差的阳极和阴极设置在两侧，并且因此在宽的氧分压区中，需要维持上述物理性质。
对包含在电解质中的无机氧化物没有特别限制，只要是在相关技术领域中通常使用的无机氧化物即可，并且例如，无机氧化物可以包含选自以下中的一种或两种或更多种：由钆、钇、钐、钪、钙和镁中的至少之一掺杂或未掺杂的氧化锆；由钆、钐、镧、镱和钕中的至少之一掺杂或未掺杂的氧化铈；由钙、锶、钡、钆和钇中的至少之一掺杂或未掺杂的铋氧化物；以及由锶和镁中的至少之一掺杂或未掺杂的镓酸镧。更具体地，无机氧化物可以是选自以下中的一种或两种或更多种：掺杂钆的氧化铈(GDC)、掺杂钆的氧化锆(GDZ)、掺杂钐的氧化铈(SDC)、掺杂钐的氧化锆(SDZ)、掺杂钇的氧化铈(YDC)、掺杂钇的氧化锆(YDZ)、氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)和氧化钪稳定的氧化锆(ScSZ)。
电解质的厚度通常可以为10纳米以上且100微米以下。更具体地，厚度可以为100纳米以上且50微米以下。
作为在阳极支撑体中形成电解质的方法，可以使用包括浸涂和印刷的典型的浆料涂覆方法、流延方法、丝网印刷方法、湿式喷涂方法或者诸如化学气相沉积方法和物理气相沉积方法的真空沉积方法。
可以对电解质进行热处理以使电解质烧结。热处理温度可以为800℃以上且1500℃以下。
制造固体氧化物燃料电池的方法还可以包括在电解质上施加阴极组合物以形成阴极。
燃料电池的阴极意指通过氧还原催化剂而在燃料电池中发生电化学反应的层。氧气被还原成氧离子，并且空气不断地流至阴极以维持恒定的氧分压。
作为氧还原催化剂，例如，可以使用具有钙钛矿型晶体结构的金属氧化物颗粒，并且具体地，氧还原催化剂可以是选自以下中的任意一种或者两种或更多种的混合物：镧-锶锰氧化物(LSM)、镧-锶铁氧化物(LSF)、镧-锶钴氧化物(LSC)、镧-锶钴铁氧化物(LSCF)、钐-锶钴氧化物(SSC)、钡-锶钴铁氧化物(BSCF)和铋-钌氧化物。
作为形成阴极层的材料，可以使用诸如铂、钌和钯的贵金属。在上述阴极材料中，可以单独使用一种，当材料混合时可以使用两种或更多种，并且可以形成具有单层结构的阴极或者使用不同阴极材料而具有多层结构的阴极。
阴极组合物还可以包含具有氧离子传导性的无机氧化物、粘合剂树脂和溶剂。
粘合剂树脂不受限制，只要粘合剂树脂能提供粘合强度即可，并且例如，粘合剂树脂可以为乙基纤维素。
溶剂不受限制，只要溶剂能使粘合剂树脂溶解即可，并且溶剂可以是选自丁基卡必醇、萜品醇和丁基卡必醇乙酸酯中的任意的一种或两种或更多种。
可以对阴极组合物进行热处理以使阴极组合物烧结。热处理温度可以为800℃以上且1200℃以下。在800℃以上的温度下，可以将氧还原催化剂与无机氧化物烧结在一起，并且在1200℃以下的温度下，可以对氧还原催化剂进行烧结而使氧还原催化剂不与电解质发生反应。
阴极的厚度通常可以为1微米以上且100微米以下。更具体地，厚度可以为5微米以上且50微米以下。
作为在电解质中形成阴极的方法，可以使用流延方法、丝网印刷方法或湿式喷涂方法。
为了更有效地防止阴极与电解质之间的反应，若有必要，在阴极与电解质之间还可以包括功能层。作为该功能层，例如，可以包含选自掺杂钆的氧化铈(GDC)、掺杂钐的氧化铈(SDC)和掺杂钇的氧化铈(YDC)中的一种或两种或更多种。功能层的厚度可以在1微米以上且50微米以下的范围内，并且例如，2微米以上且10微米以下。
本申请的一个示例性实施方案提供了固体氧化物燃料电池的阳极支撑体，该阳极支撑体包含：金属；以及具有氧离子传导性的无机氧化物，其中在阳极支撑体的至少一个表面上设置有宽度为0.5微米以上且10微米以下的凹凸结构，并且该凹凸结构的最高点与最低点之间的高度差为阳极支撑体的总厚度的0.1％以上且50％以下。
具有凹凸结构的阳极支撑体的表面的粗糙度可以为150纳米以上且900纳米以下。
具有凹凸结构的阳极支撑体的表面的面积比电阻(ASR)可以为0.01Ωcm2以上且0.45Ωcm2以下。
阳极支撑体具有凹凸结构的表面是与电解质接触的部分。
对金属、无机氧化物、凹凸结构、粗糙度和面积比电阻的描述与上文的描述相同。
本申请的一个示例性实施方案提供了一种制造固体氧化物燃料电池的方法，该方法包括：制备上述阳极支撑体；以及在阳极支撑体的经表面处理的表面上施加具有离子传导性的无机氧化物以形成电解质。
本申请的一个示例性实施方案提供了一种固体氧化物燃料电池，该固体氧化物燃料电池包括：阳极支撑体；设置成面对阳极支撑体的阴极；以及设置在阳极支撑体与阴极之间的电解质。
可以通过使用相关技术领域中的各种文件中公知的一般方法来制造固体氧化物燃料电池。此外，可以将固体氧化物燃料电池应用至多种结构，例如管状堆叠体、扁管堆叠体和平面型堆叠体。
在下文中，将参考实施例和比较例来具体地描述本申请。然而，可以以各种其他的形式来对根据本申请的实施例进行修改，并且本申请的范围不应被解释成受限于将在下文详细描述的实施例。提供本申请的实施例以向本领域的普通技术人员更加充分地描述本申请。
<实施例1>
阳极支撑体的厚度为3毫米，而由单轴压制方法制造的GDC(10摩尔％掺杂Gd的氧化铈)与NiO的体积比为50:50，在1450℃的温度下对阳极支撑体进行烧结。此后，在850℃的温度下，通过使用还原气体(H2)30分钟来将NiO/GDC还原成Ni/GDC。
通过使用喷射方法而在5巴的压力下以40m/s的速度使用直径为0.5毫米的砂来对Ni/GDC阳极支撑体的一个表面进行处理10分钟。
在通过喷射方法处理的表面上形成宽度为1微米的凹凸结构，并且凹凸结构的最高点与最低点之间的高度差为20微米。在这种情况下，当通过使用光学轮廓仪来测量时，表面的粗糙度为300纳米。当通过交流阻抗方法来测量时，表面的面积比电阻为0.3Ωcm2。
图3示出了通过借助于使用光学轮廓仪来测量实施例1的阳极支撑体的表面粗糙度而获得的数据。
图3是通过借助于光学轮廓仪来测量包括凹凸结构的阳极支撑体而获得的顶视图。可以确认的是，当颜色接近红色时，凹凸结构的谷变深，并且可以看出当颜色接近蓝色时，凹凸结构的脊变高。具有接近0值的蓝色的部位意指所测量的部位中的最低部位，即，凹凸结构的最低点。例如，可以看出，图3中所表示的部分a为蓝色并且具有阳极支撑体的表面的低位置，部分c为红色并且具有阳极支撑体的表面的高位置，并且部分b具有阳极支撑体的表面的中间位置。根据图3所示的颜色变化，可以确定存在凹凸结构，可以近似地测量凹凸结构的宽度和深度，并且可以确定通过光学轮廓仪而测量的粗糙度。
在图3中，Ra意指中心线平均粗糙度，而Rq意指方均粗糙度(square meanroughness)并且可以通过使用均方根(rms)方法来获得Rq。此外，Rt意指平均长度Lm(评估长度)中的轮廓的最高点与最低点之间的距离。另外，Rz为十点中值高度并且意指截面曲线中的五个最高峰的平均高度与最深谷的平均深度的差。
通过电子显微镜(SEM)来对在实施例1的阳极支撑体的经表面处理的表面上施加有电解质的外形的截面图进行照相，并且图1示出了该截面图。在图1的图像中，可以确定存在凹凸结构，并且可以具体地测量凹凸结构的宽度A和深度B。
根据本申请的示例性实施方案的凹凸结构的宽度意指当从上表面观看凹凸结构时脊或谷之间的直线距离，并且凹凸结构的最高点与最低点之间的高度差意指从包括最深脊的表面到最高点的垂直距离。参考图1，A意指凹凸结构的宽度，并且可以通过形成在阳极支撑体中的凹凸结构的顶视图中的脊之间的直线距离来测量。此外，由B表示的深度表示包括在图1中所测量的位置处的任意一个凹凸结构的低点的平面与凹凸结构具有最高点的脊之间的垂直距离。
<实施例2>
通过使用喷射方法而在5巴的压力下以40m/s的速度使用直径为1毫米的氧化铈珠来对实施例1中所制造的Ni/GDC阳极支撑体的一个表面进行处理10分钟。
通过喷射方法在经处理的表面上形成宽度为0.5微米的凹凸结构，并且凹凸结构的最高点与最低点之间的高度差为20微米。在这种情况下，当使用光学轮廓仪来测量时，表面的粗糙度为500纳米，并且当通过交流阻抗方法来测量时，表面的面积比电阻为0.3Ωcm2。
<比较例1>
在未通过使用喷射方法对在实施例1中制造的Ni/GDC阳极支撑体进行表面处理的情况中，在表面上不存在凹凸结构，表面粗糙度为100纳米，并且面积比电阻为0.5Ωcm2。
通过电子显微镜(SEM)来对在比较例1的阳极支撑体上施加有电解质的外形的截面图进行照相，并且图2示出了该截面图。
<制备例1>
在实施例1中制造的阳极支撑体的通过喷射方法处理的表面上，通过浸涂方法来施加厚度为10毫米的GDC，随后在1450℃的温度下进行烧结以形成电解质。在电解质上，通过丝网印刷方法来施加厚度为30毫米的LSCF，随后在1000℃的温度下进行烧结以形成阴极层，并且由此制造出燃料电池。
<制备例2>
通过借助于与制备例1相同的方法来使用实施例2的阳极支撑体来制造燃料电池。
<制备例3>
通过借助于与制备例1相同的方法来使用比较例1的阳极支撑体来制造燃料电池。
虽然参考附图描述了本申请的示例性实施方案，但是本申请不限于这些示例性实施方案，而是可以以各种不同形式来制造，并且本领域的技术人员要理解的是，在不脱离本申请的技术精神或实质特征的情况下，可以以其他特定的形式来做出各种修改和变化。因此，应当理解的是，上文的示例性实施方案就各方面而言是说明性的，而不是限制性的。

Claims (17)

1.一种制造固体氧化物燃料电池的阳极支撑体的方法，所述方法包括：
使用喷射方法来对所述阳极支撑体的至少一个表面进行表面处理，所述阳极支撑体包含金属和具有氧离子传导性的无机氧化物，
其中所述喷射方法为喷射陶瓷珠方法，
其中经表面处理的表面包括宽度为0.5微米以上且10微米以下的凹凸结构，并且所述凹凸结构的最高点与最低点之间的高度差为所述阳极支撑体的总厚度的0.1％以上且50％以下，以及
其中所述经表面处理的表面是与电解质接触的部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷珠的直径为0.5毫米以上且10毫米以下。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述喷射方法中，喷射速度为0.1m/s以上且41.6m/s以下。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述喷射方法中，喷射压力为0.5巴以上且5巴以下。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属是选自以下中的一种或两种或更多种：Zr、Ce、Ti、Mg、Al、Si、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Y、Nb、Sn、La、Ta、V和Nd。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述具有氧离子传导性的无机氧化物是选自以下中的一种或两种或更多种：掺杂钆的氧化铈(GDC)、掺杂钆的氧化锆(GDZ)、掺杂钐的氧化铈(SDC)、掺杂钐的氧化锆(SDZ)、掺杂钇的氧化铈(YDC)、掺杂钇的氧化锆(YDZ)、氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)和氧化钪稳定的氧化锆(ScSZ)。
7.根据权利要求1所述的方法，其中经表面处理的表面的粗糙度为150纳米以上且900纳米以下。
8.根据权利要求1所述的方法，其中经表面处理的表面的面积比电阻(ASR)为0.01Ωcm2以上且0.45Ωcm2以下。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，与表面处理之前的表面积相比，经表面处理的表面的表面积增加为1.5倍以上且10倍以下。
10.一种制造固体氧化物燃料电池的方法，所述方法包括：
通过使用根据权利要求1至9中任一项所述的方法来制备阳极支撑体；以及
在所述阳极支撑体的经表面处理的表面上施加具有离子传导性的无机氧化物以形成电解质。
11.根据权利要求10所述的方法，其中包含在所述电解质中的所述无机氧化物与包含在所述阳极支撑体中的所述无机氧化物相同。
12.一种通过根据权利要求1至9中任一项所述的制造方法而制造的固体氧化物燃料电池的阳极支撑体。
13.一种固体氧化物燃料电池的阳极支撑体，包含：
金属；以及
具有氧离子传导性的无机氧化物，
其中在所述阳极支撑体的至少一个表面上设置有宽度为0.5微米以上且10微米以下的凹凸结构，并且所述凹凸结构的最高点与最低点之间的高度差为所述阳极支撑体的总厚度的1％以上且50％以下，以及
其中所述阳极支撑体的具有所述凹凸结构的所述表面是与电解质接触的部分。
14.根据权利要求13所述的阳极支撑体，其中所述阳极支撑体的具有所述凹凸结构的所述表面的粗糙度为150纳米以上且900纳米以下。
15.根据权利要求13所述的阳极支撑体，其中所述阳极支撑体的具有所述凹凸结构的所述表面的面积比电阻(ASR)为0.01Ωcm2以上且0.45Ωcm2以下。
16.一种固体氧化物燃料电池，包括：
根据权利要求13至15中任一项所述的阳极支撑体；
设置成面对所述阳极支撑体的阴极；以及
设置在所述阳极支撑体与所述阴极之间的电解质。
17.一种制造固体氧化物燃料电池的方法，所述方法包括：
制备根据权利要求13至15中任一项所述的阳极支撑体；以及
在所述阳极支撑体的经表面处理的表面上施加具有离子传导性的无机氧化物以形成电解质。
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