CN109888308A - 一种以电解质层为基体的燃料电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种以电解质层为基体的燃料电池及其制备方法，属于燃料电池技术领域。以电解质层为基体的燃料电池的制备方法包括以电解质层为基体，在电解质层的一个表面设置沟脊模型，涂覆第一电极，分离沟脊模型，煅烧得到半成品，在半成品的电解质层的另一个表面可选地设置沟脊模型，涂覆第二电极，分离沟脊模型，煅烧。此制备方法通过以电解质层为基体，在电解质层或多孔电解质层表面设置沟脊模型使使第一电极和/或第二电极具有多个沟脊，用于释放第一电极和/或第二电极内部应力，从而减小由于应力产生的形变，防止电极与电解质层脱离，同时引导电极冷却收缩时收缩裂纹沿着多个沟脊生成。以电解质层为基体的燃料电池的制备方法简单，成品率高。
Description
技术领域
本申请涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种以电解质层为基体的燃料电池及其制备方法。
背景技术
固态燃料电池工作温度比熔融碳酸盐燃料电池的温度还要高，其工作温度一般位于500～1000℃。其单体电池是由正负两个电极(负极为燃料电极，正极为氧化剂电极)以及电解质组成。阳极、阴极的主要作用是提供电极反应活性位、导通电子和提供反应气体、产物气体的扩散通道。固体电解质将两侧的气体分隔开来，由于两侧氧分压的不同，产生了氧的化学位梯度，在该化学位梯度的作用下，在阴极获得电子的氧离子经固体电解质向阳极运动。在阳极，氢原子释放出电子形成氢离子并与氧离子结合生成水，燃料的化学能转变为电能输出。
固体燃料电池由高温煅烧的方法制得。电极的热膨胀显著大于电解质层，电池在高温煅烧制备过程中，电极受热膨胀后容易从电解质层上脱离导致电池成品率较低。
发明内容
本申请提供一种以电解质层为基体的燃料电池及其制备方法，缓解了电极在高温煅烧制备过程中，电极的变形率大于电解质层的变形率从而使电极与电解质层分离，导致电池性能下降、损坏或者降低电池的寿命，导致电池的成品率不高的问题。
本申请第一方面提供一种以电解质层为基体的燃料的制备方法，其包括：
以电解质层为基体，在电解质层的一个表面设置沟脊模型，涂覆第一电极，分离沟脊模型，煅烧得到半成品；
在半成品的电解质层的另一个表面可选地设置沟脊模型，涂覆第二电极，分离沟脊模型，煅烧；
当第一电极为阴极，第二电极为阳极；
当第一电极为阳极，第二电极为阴极。
在上述技术方案中，以电解质层作为基体，先在电解质层表面设置沟脊模型，涂覆第一电极，分离沟脊模型后，第一电极留有沟脊模型分离后的多个沟脊，煅烧得到半成品，使第一电极与电解质层稳定连接；再在半成品的电解质层的另一个表面可选地设置沟脊模型。
电解质层的另一个表面设置有沟脊模型时，涂覆第二电极，分离沟脊模型后，第二电极留有沟脊模型分离后的多个沟脊，煅烧成型，使第二电极也与电解质层稳定连接。
第一电极和第二电极分别是阳极和阴极或是阴极和阳极。第一电极和第二电极均留有的多个沟脊分别用于释放第一电极和第二电极内部应力，从而分别减小由于应力产生的形变，防止第一电极和第二电极与电解质层脱离，引导第一电极和第二电极冷却收缩时收缩裂纹沿着多个沟脊生成，防止第一电极和第二电极由于产生较多裂纹导致性能下降，降低燃料电池的使用寿命。
电解质层的另一个表面没有设置有沟脊模型时，直接涂覆第二电极，煅烧成型，使第二电极也与电解质层稳定连接。
第一电极留有的多个沟脊用于释放第一电极内部应力，从而减小第一电极由于应力产生的形变，防止第一电极与电解质层脱离，引导第一电极冷却收缩时收缩裂纹沿着多个沟脊生成，防止第一电极由于产生较多裂纹导致性能下降，降低燃料电池的使用寿命。同时减小整个燃料电池的内部应力，提高第二电极产生形变后与电解质层的适应性。
在前述第一方面的一些实施例中，以电解质层为基体的燃料电池的制备方法包括：
以电解质层为基体，在电解质层至少一个表面设置多孔电解质层，煅烧得到第一半成品；
在第一半成品的多孔电解质层表面设置沟脊模型，涂覆第一电极，分离沟脊模型，煅烧得到第二半成品；
在第二半成品的电解质层或多孔电解质层表面可选地设置沟脊模型，涂覆第二电极，分离沟脊模型，煅烧。
本实施例中，在第一电极与电解质层之间增加多孔电解质层，由于通过设置沟脊模型形成的具有多个沟脊的第一电极与电解质层的接触面积减小，可能会出现连接不牢固的问题，多孔电解质层能够通过其多孔结构分别增大其与第一电极和电解质层的接触面积，从而加强第一电极与电解质层的结合力，使设置有多个沟脊的第一电极与电解质层的连接更加牢固，不易脱离。
以电解质层作为基体，在电解质层至少一个表面设置多孔电解质层，煅烧得到第一半成品，使电解质层与多孔电解质层稳定连接；再以第一半成品作为基体，在第一半成品的电解质层表面设置沟脊模型，涂覆第一电极，分离沟脊模型后，第一电极上留有沟脊模型分离后的多个沟脊，煅烧得到第二半成品，使第一电极与多孔电解质层稳定连接，进而使第一电极与电解质层稳定连接。
再在第二半成品的电解质层或多孔电解质层表面可选地设置沟脊模型，当多孔电解质层的另一个表面设置有沟脊模型时，涂覆第二电极，分离沟脊模型后，第二电极留有沟脊模型分离后的多个沟脊，煅烧成型，使第二电极也与多孔电解质层稳定连接，进而使第二电极与电解质层稳定连接。
当电解质层表面没有设置沟脊模型时，涂覆第二电极，煅烧成型，使第二电极也与电解质层稳定连接。
在前述第一方面的一些实施例中，以电解质层为基体的燃料电池的制备方法包括：
以电解质层为基体，在电解质层至少一个表面设置多孔电解质层；
在多孔电解质层表面设置沟脊模型，涂覆第一电极，分离沟脊模型，煅烧得到半成品；
在半成品的电解质层或多孔电解质层另一个表面可选地设置沟脊模型，涂覆第二电极，分离沟脊模型，煅烧。
本实施例中，以电解质层为基体，在电解质层至少一个表面设置多孔电解质层，然后在多孔电解质层表面设置沟脊模型，涂覆第一电极，分离沟脊模型后，第一电极上留有沟脊模型分离后的多个沟脊，直接煅烧得到半成品，使第一电极通过多孔电解质层连接进而与电解质层稳定连接。
在前述第一方面的一些实施例中，以电解质层为基体的燃料电池的制备方法包括制备多孔电解质层：在原料中添加造孔剂后制成涂覆料，涂覆于电解质层表面。
在本实施例中，多孔电解质由稀土掺杂的氧化铈或稀土掺杂氧化锆加入造孔剂后制成涂覆料，造孔剂能够使稀土掺杂的氧化铈或稀土掺杂氧化锆中产生孔洞结构，而且在烧制过程造孔剂能够在高温下被完全烧尽或完全分解为气体，从多孔电解质层中溢出。
在前述第一方面的一些实施例中，涂覆料中造孔剂的质量含量为涂覆料中固相质量的10～30％。
在本实施例中，造孔剂在高温下被完全烧尽或完全分解为气体，从多孔电解质层中溢出，造孔剂的含量决定多孔电解质多孔结构的大小，造孔剂的质量含量为10～30％制作的多孔电解质层结构稳定且具有多孔结构。
在前述第一方面的一些实施例中，造孔剂包括石墨或淀粉。
在本实施例中，石墨或淀粉在高温中能够被完全分解成气体，并且溢出，从而制造出多孔结构。
在前述第一方面的一些实施例中，以电解质层为基体的燃料电池的制备方法包括制备多孔电解质层：将原料制成涂覆料，涂覆于电解质层表面。
在本实施例中，多孔电解质层还可以采用别的方法制备得到，即提高由稀土掺杂的氧化铈或稀土掺杂氧化锆制成的涂覆料中的胶黏剂的含量，通过胶黏剂煅烧后形成的多孔结构从而增加多孔电解质层与电解质层、第一电极和第二电极的界面结合力。
在前述第一方面的一些实施例中，涂覆料中胶黏剂的质量含量为涂覆料中固相质量的10～30％。
在本实施例中，高质量含量的胶黏剂烧结后能够在多孔电解质层中产生大量孔状结构，胶黏剂含量决定多孔电解质多孔结构的大小，胶黏剂的质量含量为10～30％制作的多孔电解质层结构稳定且具有多孔结构。
在前述第一方面的一些实施例中，以电解质层为基体的燃料电池的制备方法包括制备电解质层：采用流延的方法制备电解质层。
在本实施例中，流延的方法能够获得高质量、超薄型、结构稳定致密的电解质层，适合做燃料电池的基体。
本申请第二方面提供一种以电解质层为基体的燃料电池，根据上述以电解质层为基体的燃料电池的制备方法制备得到。
在上述技术方案中，制备得到的以电解质层为基体的燃料电池以电解质层作为基体，分别包括：
第一电极设置有多个沟脊用于释放第一电极内部的应力，减小第一电极在受热时产生的热形变；
第二电极设置有多个沟脊用于释放第二电极内部的应力，减小第二电极在受热时产生的热形变；
第一电极和第二电极均设置有多个沟脊用于释放第一电极和第二电极内部的应力，减小第一电极和第二电极在受热时产生的热形变；
以克服电极受热膨胀后容易从电解质层上脱离和电极反复受热膨胀冷却易造成裂纹产生，从而导致电池性能下降、损坏或者降低电池的寿命的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请一个实施例的一种以电解质层为基体的燃料电池；
图2为本申请另一个实施例的一种以电解质层为基体的燃料电池；
图3为本申请另一个实施例的一种以电解质层为基体的燃料电池；
图4为本申请另一个实施例的一种以电解质层为基体的燃料电池。
附图标记汇总如下：
100-第一电极；200-第二电极；300-电解质层；400-沟脊；500-多孔电解质层。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本申请实施例中提供一种以电解质层为基体的燃料电池的制备方法，包括以下步骤：
以电解质层为基体，在电解质层的一个表面设置沟脊模型，涂覆第一电极，分离沟脊模型，在1000～1500℃下煅烧得到半成品；
在半成品的电解质层的另一个表面可选地设置沟脊模型，涂覆第二电极，分离沟脊模型，在900～1300℃下煅烧得到以电解质层为基体的燃料电池。
需要说明的是，当第一电极为阴极，第二电极为阳极时，第一次煅烧温度为1000～1300℃，第二次煅烧温度为1000～1300℃；
当第一电极为阳极，第二电极为阴极时，第一次煅烧温度为1200～1500℃，第二次煅烧温度为900～1200℃。
如无特殊说明，以下内容均默认第一电极为阴极，第二电极为阳极。
当燃料电池为平板电池时，第一电极和第二电极直接涂覆于电解质层表面；当燃料电池为管型电池时，内电极采用浸涂、磁控溅射或等离子体沉积喷涂的方法制得，且内电极不设置多个沟脊。
电解质层的原料为稀土掺杂的氧化铈或稀土掺杂的氧化锆。
第一电极包括SSC(SmxSr1-x CoO3,0<x<1)阴极；
第二电极为含镍的金属陶瓷阳极，包括含镍的掺杂氧化钇稳定氧化锆(Yttria-Stabilized Zirconia)，简写Ni-GDC阳极。
在本申请其他一些实施例中，以电解质层为基体的燃料电池的制备方法除了包括上述方法，还包括在电解质层与第一电极、第二电极之间设置多孔电解质层，以增加电解质层与电极之间的结合力，即以电解质层为基体的燃料电池的制备方法包括以下步骤：
以电解质层为基体，在电解质层至少一个表面设置多孔电解质层，在1000～1500℃下煅烧得到第一半成品；
在第一半成品的多孔电解质层表面设置沟脊模型，涂覆第一电极，分离沟脊模型，在1000～1500℃下煅烧得到第二半成品；
在第二半成品的电解质层或多孔电解质层表面可选地设置沟脊模型，涂覆第二电极，分离沟脊模型，在900～1300℃下煅烧。
或，以电解质层为基体，在电解质层至少一个表面设置多孔电解质层；
在多孔电解质层表面设置沟脊模型，涂覆第一电极，分离沟脊模型，在900～1300℃下煅烧得到半成品；
在半成品的电解质层或多孔电解质层另一个表面可选地设置沟脊模型，涂覆第二电极，分离沟脊模型，煅烧。
多孔电解质层从电解质层到第一电极或第二电极的延伸距离为0.1～2μm，原料为稀土掺杂的氧化铈或稀土掺杂的氧化锆。
在本申请其他一些实施例中，以电解质层为基体的燃料电池的制备方法除了包括上述方法，还包括电解质层和多孔电解质层的制备方法：
采用流延的方法制备电解质层。
在稀土掺杂的氧化铈或稀土掺杂氧化锆中添加造孔剂后充分搅拌呈糊状且分散均匀形成涂覆料，以此制备多孔电解质层；
涂覆料中造孔剂的质量含量为涂覆料中固相质量的10～30％。
或，将稀土掺杂的氧化铈或稀土掺杂氧化锆充分搅拌呈糊状且分散均匀形成涂覆料，以此制备多孔电解质层；
涂覆料中胶黏剂的质量含量为涂覆料中固相质量的10～30％。
需要说明的是，本申请并不限定电极和电解质层的制备方法，还可以采用其他的成型和镀膜方法。
本申请实施例中还提供一种以电解质层为基体的燃料电池，由上述以电解质层为基体的燃料电池的制备方法制备得到。以电解质层为基体的燃料电池包括第一电极、第二电极和电解质层，电解质层设置于第一电极和第二电极之间；
第一电极设置有多个沟脊；
第二电极设置有多个沟脊；
第一电极和第二电极均设置有多个沟脊。
以电解质层为基体的燃料电池包括平板电池、管型电池、波纹板型电池、扁管型电池或其他形状的电池。
在本申请其他一些实施例中，以电解质层为基体的燃料电池还包括多孔电解质层，电极通过多孔电解质层与电解质层连接。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池的制备方法。
1、制备半成品
以稀土掺杂的氧化铈电解质层为基体，在电解质层的一个表面设置沟脊模型，涂覆含镍的掺杂氧化钇稳定氧化锆第二电极，分离沟脊模型，在1300℃下煅烧得到半成品；
2、制备燃料电池
在半成品的电解质层另一个表面设置沟脊模型，涂覆SSC第一电极，分离沟脊模型，在1000℃下煅烧得到平板燃料电池。
实施例2
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池的制备方法。
1、制备第一半成品
以稀土掺杂的氧化锆电解质层为基体，在电解质层两个表面以涂覆的方法设置1μm的稀土掺杂的氧化锆多孔电解质层，在1100℃下煅烧得到第一半成品；
2、制备第二半成品
在第一半成品的多孔电解质层一个表面设置沟脊模型，涂覆SSC第一电极，分离沟脊模型，在1000℃下煅烧得到第二半成品；
3、制备燃料电池
在第二半成品的多孔电解质层另一个表面设置沟脊模型，涂覆含镍的掺杂氧化钇稳定氧化锆第二电极，分离沟脊模型，在1200℃下煅烧得到平板燃料电池。
实施例3
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池的制备方法。
1、制备半成品
以稀土掺杂的氧化锆电解质层为基体，在电解质层两个表面以涂覆的方法设置1.2μm的稀土掺杂的氧化锆多孔电解质层，在多孔电解质层一个表面设置沟脊模型，涂覆SSC第一电极，分离沟脊模型，在1100℃下煅烧得到半成品；
2、制备燃料电池
在半成品的多孔电解质层另一个表面设置沟脊模型，涂覆含镍的掺杂氧化钇稳定氧化锆第二电极，分离沟脊模型，在1250℃下煅烧得到平板燃料电池。
实施例4
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池的制备方法。
1、制备电解质层
采用流延的方法制备电解质；
2、制备多孔电解质层
以稀土掺杂的氧化锆为原料添加造孔剂制作多孔电解质层涂覆料，涂覆料中造孔剂的质量含量为涂覆料中固相质量的30％；
3、制备第一半成品
以稀土掺杂的氧化锆电解质层为基体，在电解质层两个表面以涂覆的方法设置1μm的稀土掺杂的氧化锆多孔电解质层，在1300℃下煅烧得到第一半成品；
4、制备第二半成品
在第一半成品的多孔电解质层一个表面设置沟脊模型，涂覆含镍的掺杂氧化钇稳定氧化锆第二电极，分离沟脊模型，在1400℃下煅烧得到第二半成品；
5、制备燃料电池
在第二半成品的多孔电解质层另一个表面设置沟脊模型，涂覆SSC第一电极，分离沟脊模型，在1000℃下煅烧得到平板燃料电池。
实施例5
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池的制备方法。
1、制备电解质层
采用流延的方法制备电解质；
2、制备多孔电解质层
以稀土掺杂的氧化铈为原料制成涂覆料，涂覆料中胶黏剂的质量含量为涂覆料中固相质量的20％；
3、制备半成品
以稀土掺杂的氧化铈电解质层为基体，在电解质层两个表面以涂覆的方法设置2μm的稀土掺杂的氧化铈多孔电解质层，在多孔电解质层一个表面设置沟脊模型，涂覆含镍的掺杂氧化钇稳定氧化锆第二电极，分离沟脊模型，在1400℃下煅烧得到半成品；
4、制备燃料电池
在半成品的多孔电解质层另一个表面设置沟脊模型，涂覆SSC第一电极，分离沟脊模型，在1100℃下煅烧得到平板燃料电池。
实施例6
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池的制备方法。
1、制备电解质层
采用流延的方法制备电解质；
2、制备多孔电解质层
以稀土掺杂的氧化锆为原料添加造孔剂制作多孔电解质层涂覆料，涂覆料中造孔剂的质量含量为涂覆料中固相质量的25％；
3、制备半成品
以稀土掺杂的氧化锆电解质层为基体，在电解质层一个表面以涂覆的方法设置0.1μm的稀土掺杂的氧化锆多孔电解质层，在多孔电解质层一个表面设置沟脊模型，涂覆含镍的掺杂氧化钇稳定氧化锆第二电极，分离沟脊模型，在1200℃下煅烧得到半成品；
4、制备燃料电池
在半成品的多孔电解质层另一个表面设置沟脊模型，涂覆SSC第一电极，分离沟脊模型，在900℃下煅烧得到平板燃料电池。
实施例7
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池的制备方法。
1、制备电解质层
采用流延的方法制备电解质；
2、制备多孔电解质层
以稀土掺杂的氧化铈为原料制成涂覆料，涂覆料中胶黏剂的质量含量为涂覆料中固相质量的30％；
3、制备半成品
以稀土掺杂的氧化铈电解质层为基体，在电解质层两个表面以涂覆的方法设置0.8μm的稀土掺杂的氧化铈多孔电解质层，在多孔电解质层一个表面设置沟脊模型，涂覆含镍的掺杂氧化钇稳定氧化锆第二电极，分离沟脊模型，在1300℃下煅烧得到半成品；
4、制备燃料电池
在半成品的电解质层表面涂覆SSC第一电极，在1200℃下煅烧得到平板燃料电池。
实施例8
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池的制备方法。
1、制备电解质层
采用流延的方法制备电解质；
2、制备多孔电解质层
以稀土掺杂的氧化铈为原料添加造孔剂制作多孔电解质层涂覆料，涂覆料中造孔剂的质量含量为涂覆料中固相质量的10％；
3、制备半成品
以稀土掺杂的氧化铈电解质层为基体，在电解质层表面以浸涂的方法设置含镍的掺杂氧化钇稳定氧化锆第二电极，在1400℃下煅烧得到半成品；
4、制备燃料电池
在电解质层表面以涂覆的方法设置1.3μm的稀土掺杂的氧化铈多孔电解质层，在多孔电解质层表面设置沟脊模型，涂覆SSC第一电极，分离沟脊模型，在1150℃下煅烧得到管型燃料电池。
实施例9
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池的制备方法。
1、制备电解质层
采用流延的方法制备电解质；
2、制备多孔电解质层
以稀土掺杂的氧化铈为原料制成涂覆料，涂覆料中胶黏剂的质量含量为涂覆料中固相质量的10％；
3、制备半成品
以稀土掺杂的氧化铈电解质层为基体，在电解质层表面以等离子体沉积的方法设置含镍的掺杂氧化钇稳定氧化锆第二电极，在1450℃下煅烧得到半成品；
4、制备燃料电池
在电解质层表面以涂覆的方法设置0.6μm的稀土掺杂的氧化铈多孔电解质层，在多孔电解质层表面设置沟脊模型，涂覆SSC第一电极，分离沟脊模型，在1250℃下煅烧得到管型燃料电池。
实施例10
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池的制备方法。
1、制备电解质层
采用流延的方法制备电解质；
2、制备多孔电解质层
以稀土掺杂的氧化铈为原料制成涂覆料，涂覆料中胶黏剂的质量含量为涂覆料中固相质量的28％；
3、制备半成品
以稀土掺杂的氧化铈电解质层为基体，在电解质层两个表面以涂覆的方法设置1.3μm的稀土掺杂的氧化铈多孔电解质层，在多孔电解质层一个表面设置沟脊模型，涂覆SSC第一电极，分离沟脊模型，在1300℃下煅烧得到半成品；
4、制备燃料电池
在半成品的多孔电解质层另一个表面以设置沟脊模型，涂覆含镍的掺杂氧化钇稳定氧化锆第二电极，分离沟脊模型，在1100℃下煅烧得到平板燃料电池。
实施例11
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池的制备方法。
1、制备电解质层
采用流延的方法制备电解质；
2、制备多孔电解质层
以稀土掺杂的氧化锆为原料造孔剂制作多孔电解质层涂覆料，涂覆料中造孔剂的质量含量为涂覆料中固相质量的18％；
3、制备半成品
以稀土掺杂的氧化锆电解质层为基体，在电解质层一个表面以涂覆的方法设置0.6μm的稀土掺杂的氧化锆多孔电解质层，在多孔电解质层一个表面设置沟脊模型，涂覆SSC第一电极，分离沟脊模型，在1100℃下煅烧得到半成品；
4、制备燃料电池
在半成品的多孔电解质层另一个表面设置沟脊模型，涂覆含镍的掺杂氧化钇稳定氧化锆第二电极，分离沟脊模型，在1000℃下煅烧得到平板燃料电池。
实施例12
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池的制备方法。
1、制备电解质层
采用流延的方法制备电解质；
2、制备多孔电解质层
以稀土掺杂的氧化锆为原料添加造孔剂制作多孔电解质层涂覆料，涂覆料中造孔剂的质量含量为涂覆料中固相质量的15％；
3、制备半成品
以稀土掺杂的氧化锆电解质层为基体，在电解质层表面以磁控溅射的方法设置SSC第一电极，在1200℃下煅烧得到半成品；
4、制备燃料电池
在电解质层表面以涂覆的方法设置0.6μm的稀土掺杂的氧化锆多孔电解质层，在多孔电解质层表面设置沟脊模型，涂覆含镍的掺杂氧化钇稳定氧化锆第二电极，分离沟脊模型，在1000℃下煅烧得到管型燃料电池。
实施例13
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池的制备方法。
1、制备电解质层
采用流延的方法制备电解质；
2、制备多孔电解质层
以稀土掺杂的氧化锆为原料添加造孔剂制作多孔电解质层涂覆料，涂覆料中造孔剂的质量含量为涂覆料中固相质量的12％；
3、制备半成品
以稀土掺杂的氧化锆电解质层为基体，在电解质层表面以浸涂的方法设置SSC第一电极，在1000℃下煅烧得到半成品；
4、制备燃料电池
在电解质层表面以涂覆的方法设置0.5μm的稀土掺杂的氧化锆多孔电解质层，在多孔电解质层表面设置沟脊模型，涂覆第二电极，分离沟脊模型，在1300℃下煅烧得到管型燃料电池。
实施例14
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池，由实施例1制备得到。
如图1所示，以电解质层为基体的燃料电池包括第一电极100、第二电极200和电解质层300，第一电极100和第二电极200均设置有多个沟脊400，电解质层300设置于第一电极100和第二电极200之间。
实施例15
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池，由实施例4制备得到。
如图2所示，以电解质层为基体的燃料电池包括第一电极100、第二电极200、电解质层300和多孔电解质层500，第一电极100和第二电极200均设置有多个沟脊400，第一电极100和第二电极200分别通过多孔电解质层500与电解质层300连接。
实施例16
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池，由实施例6制备得到。
如图3所示，以电解质层为基体的燃料电池包括第一电极100、第二电极200、电解质层300和多孔电解质层500，第二电极200设置有多个沟脊400，第二电极200通过多孔电解质层500与电解质层300连接。
实施例17
本申请实施例提供一种以电解质层为基体的燃料电池，由实施例11制备得到。
如图4所示，以电解质层为基体的燃料电池包括第一电极100、第二电极200、电解质层300和多孔电解质层500，第二电极200设置有多个沟脊400，第一电极100通过多孔电解质层500与电解质层300连接。
综上所述，本申请实施例的一种以电解质层为基体的燃料电池及其制备方法，通过以电解质层为基体，在电解质层或多孔电解质层设置沟脊模型使第一电极或第二电极具有多个沟脊，用于释放第一电极或第二电极内部应力，从而减小由于应力产生的形变，防止电极与电解质层脱离，同时引导电极冷却收缩时收缩裂纹沿着多个沟脊生成。以电解质层为基体的燃料电池的制备方法简单，成品率高。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (10)
1.一种以电解质层为基体的燃料电池的制备方法，其特征在于，所述以电解质层为基体的燃料电池的制备方法包括：
以电解质层为基体，在所述电解质层的一个表面设置沟脊模型，涂覆第一电极，分离沟脊模型，煅烧得到半成品；
在所述半成品的所述电解质层的另一个表面可选地设置沟脊模型，涂覆第二电极，分离沟脊模型，煅烧；
当所述第一电极为阴极，所述第二电极为阳极；
当所述第一电极为阳极，所述第二电极为阴极。
2.根据权利要求1所述的以电解质层为基体的燃料电池的制备方法，其特征在于，所述以电解质层为基体的燃料电池的制备方法包括：
以电解质层为基体，在所述电解质层至少一个表面设置多孔电解质层，煅烧得到第一半成品；
在所述第一半成品的所述多孔电解质层表面设置沟脊模型，涂覆第一电极，分离沟脊模型，煅烧得到第二半成品；
在所述第二半成品的所述电解质层或所述多孔电解质层另一个表面可选地设置沟脊模型，涂覆第二电极，分离沟脊模型，煅烧。
3.根据权利要求1所述的以电解质层为基体的燃料电池的制备方法，其特征在于，所述以电解质层为基体的燃料电池的制备方法包括：
以电解质层为基体，在所述电解质层至少一个表面设置多孔电解质层；
在所述多孔电解质层表面设置沟脊模型，涂覆第一电极，分离沟脊模型，煅烧得到半成品；
在所述半成品的所述电解质层或所述多孔电解质层另一个表面可选地设置沟脊模型，涂覆第二电极，分离沟脊模型，煅烧。
4.根据权利要求2或3所述的以电解质层为基体的燃料电池的制备方法，其特征在于，所述以电解质层为基体的燃料电池的制备方法包括制备所述多孔电解质层：在原料中添加造孔剂后制成涂覆料，涂覆于所述电解质层表面。
5.根据权利要求4所述的以电解质层为基体的燃料电池的制备方法，其特征在于，所述涂覆料中所述造孔剂的质量含量为所述涂覆料中固相质量的10～30％。
6.根据权利要求4所述的以电解质层为基体的燃料电池的制备方法，其特征在于，所述造孔剂包括石墨或淀粉。
7.根据权利要求2或3所述的以电解质层为基体的燃料电池的制备方法，其特征在于，所述以电解质层为基体的燃料电池的制备方法包括制备所述多孔电解质层：将原料中添加胶黏剂制成涂覆料，涂覆于所述电解质层表面。
8.根据权利要求7所述的以电解质层为基体的燃料电池的制备方法，其特征在于，所述涂覆料中所述胶黏剂的质量含量为所述涂覆料中固相质量的10～30％。
9.根据权利要求1所述的以电解质层为基体的燃料电池的制备方法，其特征在于，所述以电解质层为基体的燃料电池的制备方法包括制备所述电解质层：采用流延的方法制备所述电解质层。
10.一种以电解质层为基体的燃料电池，其特征在于，所述以电解质层为基体的燃料电池根据权利要求1～9任一项所述的以电解质层为基体的燃料电池的制备方法制备得到。
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