CN1100568A - 熔碳燃料电池阳极的制造方法 - Google Patents

熔碳燃料电池阳极的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1100568A
CN1100568A CN94104486A CN94104486A CN1100568A CN 1100568 A CN1100568 A CN 1100568A CN 94104486 A CN94104486 A CN 94104486A CN 94104486 A CN94104486 A CN 94104486A CN 1100568 A CN1100568 A CN 1100568A
Authority
CN
China
Prior art keywords
anode
alloy
fuel cell
metal
temperature
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
CN94104486A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1051406C (zh
Inventor
权镐真
田海秀
郑夏澈
延济弘
朴权必
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.)
Yu Kun Technology Co., Ltd.
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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 Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN1100568A publication Critical patent/CN1100568A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1051406C publication Critical patent/CN1051406C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/30—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes using a layer of powder or paste on the surface
    • C23C10/32—Chromising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/36—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
    • C23C10/48—Aluminising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/52—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation more than one element being diffused in one step
    • C23C10/54—Diffusion of at least chromium
    • C23C10/56—Diffusion of at least chromium and at least aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • H01M4/8621—Porous electrodes containing only metallic or ceramic material, e.g. made by sintering or sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9041—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
    • H01M2004/8684—Negative electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
    • H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
    • H01M2300/0051—Carbonates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8857—Casting, e.g. tape casting, vacuum slip casting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
    • H01M4/8885—Sintering or firing
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公布了一种通过调节部件粘合的反应条 件来制作MCFC阳极的方法。该方法包括以下步 骤：把包括至少Ni的基金属板嵌在包括合金金属粉 末、活化剂和填充剂的部件中；对该部件进行预热以 除去包括在基金属板中的有机材料；把该部件在 H2/N2的环境和500℃至800℃的温度下保持一至 八个小时，以形成Ni合金。该方法的步骤简单，并 且对制作具有很低的蠕变变形率的MCFC阳极是 非常有用的，而且其多孔度处于适当的范围中。

Description

本发明涉及一种用于制作熔碳燃料电池（MCFC）阳极的方法，更具体地说，本发明涉及一种用于借助部件粘合工艺来加铝（Al）或铝和铬（Al+Cr）以改进被用作MCFC阳极的镍（Ni）电极的抗蠕变的方法。
一种燃料电池是一种新的发电系统，它利用了从燃料气体和一种氧化剂气体的电化学反应所产生的能量直接转换的电能;该燃料电池得到仔细的检验，以便被用作电源，诸如用于空间站、海洋中或海岸区域无人管理的设施、固定或移动无线电、汽车、家用电器或袖珍电器。
燃料电池被分为在高温（在约500℃至约700℃的范围内）下工作的熔碳电解燃料电池、在200℃左右工作的磷酸电解燃料电池、工作在室温至约100℃的碱性电解燃料电池，和在很高温度（1000℃下工作的固体电解燃料电池。
熔碳燃料电池（MCFC）是由多孔的镍阳极、掺锂的多孔镍氧化阴极和填充有作为电解质的碳酸钾和锂的铝酸锂填质组成的。该电解质通过在约500℃下熔化而被电离，且从中产生的碳化离子在电极之间形成电子流。氢在阳极区被消耗而产生出水、二氧化碳和电子。这些电子经过外电路流向阴极以产生所希望的电流。
镍、钴或铜基的多孔阳极通常被用于MCFC中。如上所述，MCFC是工作在约650℃的高温下的，且其上还加有压力以改进电极和电解质填质之间的接触，而且各种层被叠置起来，以借助叠置的负荷来产生压力，从而产生使阳极结构变形的蠕变变形。电极的蠕变变形是由粒子重新排列、烧结和错位移动至少三种不同的机制的组合产生的。由于阳极的各部分的蠕变是不一致的，所以微孔被减小并从而减小了电极的反应面积，导致电极和电解元件之间的接触不良并导致燃料气体可能的泄漏，以致电极性能在各方面会降低。
因此，已尝试了许多方法，以防止MCFC阳极中这种有害的蠕变变形。一种方法是通过把Cr或Al加到Ni中来制作阳极。例如，当在100psi（689475.7Pa）和650℃的条件下进行100小时的蠕变测试时，纯的Ni电极有约30%至50%的蠕变。通过把LiAlO2加到Ni电极而制成的Ni-LiAlO2有约14%至35%的蠕变。类似地，在加有10%的Cr的Ni-Cr（10%）和加有10%的Al的Ni-Al（10%）的情况下，蠕变分别被降低到5%至10%和至约2%。然而，在大容量MCFC的工作中，还未实现长时间（40，000小时）的令人满意的性能。
虽然Ni-Cr（10%）阳极已被广泛应用，但由于Cr的价格高，所以考虑加Al。若Al被加到Ni上，则蠕变变形被降低到2%或低于2%。另外，Al比Cr便宜。
通过加Al或Cr到Ni而制成的Ni-Al阳极或Ni-（Al，Cr）阳极，是通过与先有技术相同的方法而制作的，即通过在形成Ni和添加金属的合金粉末之后借助铸造方法制成原板而制成。然而，制成Ni和金属的微小合金粉末是很困难的。
防止多孔阳极结构发生蠕变变形的一种方法，是象在基合金金属组成中通常所用的那样，对合金金属进行内部氧化。
例如，美国专利第4，315，777号中公布了一种方法，用于通过对合金粉末和氧化剂基金属的粉末混合物进行热处理来对合金进行内部氧化，但它不适于被用作多孔阳极结构，因为最终产品的密度很高。
美国专利第4，714，586号公布了一种方法，用于通过在高水蒸汽压力下对合金金属进行内部氧化来制作具有稳定的尺寸的Ni-Cr阳极，但它只限于制作Ni-Cr阳极。
美国专利第3，578，443号公布了一种方法，用于制作一种氧化弥散增强合金，并随后借助表面氧化Cu、Al粉末且通过与酒精悬浮液体接触及对所有的粉末通过在密封条件下在750℃下进行热处理，来进行烧结。用该方法制成的材料不适于被用作多孔阳极结构，因为它的密度很高。
为了解决上述问题，美国专利第4，999，155号公布了一种方法，用于利用改进的蠕变电阻特性来制作熔碳燃料电池阳极。也就是说，基金属粉末和合金金属粉末被与粘合剂和溶剂混合，该混合物随后得到干燥和烧结，并得到铸造以制成多孔阳极结构。该合金金属在该基金属被还原且该合金金属被氧化的条件下被内部氧化，以在其中形成氧化粒子。
上述专利中公布的另一种方法，是制成包括基金属和合金金属的合金、通过热处理对该合金的表面进行氧化、并随后对氧化的合金同时进行烧结和内部氧化。这里，向基金属引入合金金属，是通过对基金属粉末和合金金属粉末的混合物进行带铸造和烧结，并随后把合金金属扩散到基金属中而实现的。另一方面，在基金属粉末被带、铸造和烧结成多孔阳极结构后，要进行蒸汽渗镀或部件粘合。
根据上述方法，Ni金属粉末先被与附着剂和溶剂相混合、随后被带铸造、干燥和烧结，以制成多孔的Ni烧结体。随后，该多孔镍烧结体被嵌入由诸如Al的合金金属粉末、一种活化盐和一种惰性填充物组成的部件中，并在10%-H2/90%-N2的环境下被加热至约900℃，以进行部件粘合并形成Ni-Al合金。随后，该结构在pH2O/pH2大于20的加湿环境下在600至800℃的温度下得到内部氧化。虽然该方法在减小蠕变变形方面有优异的效果，但由于诸如干燥、烧结、部件粘合和内部氧化的复杂步骤需要在用Ni基金属制成原板之后进行，该方法缺乏实用性。
考虑到上述的各种问题，为了减小MCFC阳极的蠕变变形，本发明的一个目的是提供一种用于制作熔碳燃料电池阳极的方法，该方法是在一个过程中实现的，且仅有环境的条件和用于部件粘合的温度被改变了，从而改进了复杂和漫长的传统工艺。
为实现上述目的，根据本发明的MCFC阳极制作方法包括以下步骤：把包括至少Ni的基金属板嵌入包括合金金属粉末、活化剂和填充物的部件中;对该部件进行预加热以除去包含在基金属板中的有机材料;把该部件在H2/N2的环境下在500℃至800℃的温度中保持1至8小时，以形成Ni合金。
具体地，包括至少Ni的碱性金属板最好是用包含Ni粉末、粘合剂和溶剂的稀浆制成的原板。另外，预加热最好在氧环境下在300至500℃的温度下保持2至5小时。
最好用从由Al和Cr组成的组中选出的至少一种金属来作为将被加入到本发明的Ni基金属中的合金金属。特别地，由根据本发明的方法制成的Ni合金中的合金金属量较好地是在重量百分比为2%至12%的范围中，且最好是在重量百分比为5%至12%的范围中。
通过结合附图对本发明的最佳实施例所进行的描述，本发明的上述目的和其他优点将变得更为明显。在附图中：
图1是用于制作根据本发明的Ni合金阳极的部件粘合工艺的示意图。
图2A和2B是在根据本发明的一个实施例制作的Ni-（Al，Cr）阳极中进行了部件粘合之前和之后拍摄的扫描电子显微（SEM）图象。
图3A和3B是用根据本发明的另一实施例制作的Ni-Al阳极的扫描电子显微图象，其中图3A显示了表面，而图3B显示了其截面。
图4是一Ni-Al阳极的X光衍射分析图，该阳极被利用本发明的一个实施例而进行了部件粘合。
图5显示了根据Ni-Al阳极的Al含量的多孔度（%），该Ni-Al阳极是用本发明的一个实施例制作的。
图6是蠕变实验设备的示意图。
图7显示了根据Ni-Al阳极和Ni-（Al，Cr）阳极中所加的合金金属的加入量的蠕变（%），这些阳极是用根据本发明的方法制作的，其中●-●表示Ni-Al阳极的情况，且□-□表示Ni-（Al，Cr）阳极的情况。
根据本发明的制造方法，是借助部件粘合而制作出由Ni基金属和添加金属组成的合金，该方法是以简单的方式进行的，其中只有环境和温度条件被改变，而Ni原板被嵌入包括一或两种添加金属粉末的部件中。
图1是用于制作根据本发明的Ni合金阳极的示意图。以下，将参见图1详细说明根据本发明的制造方法。
首先，Ni粉末、一种适当的粘合剂、增塑剂等等，被以适当的比率混合并被悬浮在溶剂中以形成稀浆。随后，用刮片制成Ni原板。
诸如Al或Cr的、要被加入Ni基金属的合金金属粉末，被与Al2O3（一种惰性填充剂）和NaCl、（一种活化剂）相混合，以形成部件3，且用上述工艺制成的Ni原板1被置于多孔氧化铝板2中并被插入到部件3的中间。部件3随后被置于氧化铝坩锅4中。
氧化铝坩锅4被放置在电炉中，且通过使部件3保持在300℃至500℃的氧环境中2至5个小时，使诸如用于制作Ni原板1的粘合剂的有机材料被燃烧和除去。
随后，通过在H2/N2的环境中把温度提高到500至800℃并保持此温度1至8个小时，进行部件粘合，并由此制成把诸如Al、Cr等等的添加金属加至Ni基金属中的MCFC阳极。此时，诸如Al、Cr等的合金金属与部件3中的NaCl发生反应，该NaCl将被转变成气体卤化物，并再次与Ni反应以形成诸如Ni-Al、Ni-（Al，Cr）等的金属间化合物。
在根据本发明的方法制作的Ni合金中，所加的合金金属的量与部件粘合过程的温度和时间有关。在H2/N2环境和1至8小时500至800℃的条件下，Ni合金中的合金金属的加入量较好的是重量百分比为2%-12%，且最好重量百分比为5%-12%。
下面，将通过实施例来更详细地描述本发明，然而，以下的实施例只是说明性的例子，而不是要由此对本发明进行限制。
例1
Ni-Al阳极的制作
Inco 255Ni粉末（平均颗粒尺寸：3μm）、聚乙烯醇缩丁醛和邻苯二甲酸二丁酯被以适当的比率混合并悬浮在甲苯/乙醇中而形成稀浆。随后，用刮片单元制成一Ni原板。另外，Al粉末（ALCOA，平均颗粒尺寸：6-9μm）与Al2O3（AlCOA，平均颗粒尺寸：5μm）和NaCl（SHINYO，99.9%纯度）相混合，以形成部件。随后，用上述方法制成的Ni原板被置于多孔氧化铝板中并被插入部件的中间。该部件随后被置于氧化铝坩锅中。
该氧化铝坩锅被置于电炉中且该部件在氧环境下在300至500℃的温度下被保持2至5小时。
随后通过把温度提高到500至800℃，在20%H2/80%N2环境下并把该温度保持1至8小时，进行部件粘合，并由此形成制作MCFC阳极的Ni-Al阳极。
例2
Ni-（Al3Cr）阳极的制造
本例进行的方式与例1的类似，但其不同之处在于MCFC阳极是通过把Al和Cr粉末的混合物与Al2O3和NaCl相混合，以制成一个部件并由此制成Ni-（Al，Cr）合金而制成。根据该例，Al和Cr被以6.2%的量加入到Ni合金中。
图2A和2B是在于Ni-（Al，Cr）阳极中进行了部件粘合之前和之后拍摄的扫描电子显微（SEM）图象，该阳极是分别借助根据本发明的一个实施例制作的。相比之下，图2B显示了图2A中所未显示的、附着在电极的Ni颗粒上的微小颗粒。在下表中给出了借助能量弥散X射线分析（EDXA）对这些颗粒所作的分析结果，其中显示出加有Al和Cr的Ni电极的EDXA结果。
表1
成分 强度（cts/sec) 20－σ误差(比较值）
AlKATiKAVKACrKANiKA 1,043.5110.105.15259.271,858.20 0.00380.09370.13100.00820.0025
如上述表中所显示的，在根据本发明制作的、包括6。2%的Al和Cr的Ni-（Al，Cr）阳极的情况下，Al和Cr被以4：1的比率淀积。
图3A和3B是借助根据本发明的另一实施例制作的Ni-Al阳极的扫描电子显微（SEM）图象，其中图3A显示了表面而图3B显示了其截面。它们还显示了附着于Ni颗粒上的新的小颗粒，这表明Al也被加入了。
图4是Ni-Al阳极的X射线衍射分析图，对该阳极用根据本发明的实施例进行了部件粘合。如上所述，作为对本发明制作的Ni-Al阳极的X射线衍射分析的结果，应该理解加到Ni中的Al主要处于金属间化合物的状态，Ni3Al。
另外，参见图2和3，在Ni颗粒之间形成有厚的颈部，这意味着在部件粘合的过程中进行了烧结。虽然本发明用于部件粘合的时间一般比传统的Ni阳极长，该烧结并未过度。这样的结果显示出在反应过程中形成的金属间化合物的烧结比Ni的烧结更难进行。
图5显示了按照根据本发明的实施例制作的Ni-Al阳极的Al含量的多孔度（%）。如图5所显示的，在包括重量百分比为2%-12%的Al的情况下，该多孔度为63%至74%，这对于MCFC阳极的使用来说是合适的范围。
下面，将描述借助根据本发明的方法并利用图6所显示的设备制作的Ni-Al或Ni-（Al，Cr）阳极的蠕变测试结果。
参见图6中所显示的蠕变测试设备，字母S表示电极样品，T表示热耦，I表示一标度盘显示器，C表示一压缩机且G表示一气体出口。为得到与MCFC操作相同的条件，在温度达到650℃之后施加100psi（689475.7Pa）的压力，该测试进行100小时并对其结果进行比较。
图7显示了按照根据本发明的方法制作的Ni-Al阳极和Ni-（Al，Cr）阳极中合金金属的加入量的蠕变（%），其中●-●表示Ni-Al阳极的情况，而□-□表示Ni-（Al，Cr）阳极的情况。这里，应该理解当在Ni合金中包括重量百分比为5%的Al时，蠕变率降低到约2%，且当Al和Cr被同时加入时，该蠕变率可被降低到低于2%的水平。
另外，在压力被设定为200psi（1378952    Pa）且其他均与以上相同的条件下，对包括各自6%的合金金属而制作的Ni-Al阳极和Ni-（Al，Cr）阳极进行蠕变测试，且其结果如表2所示。
(表2）
电极样品 蠕变率（％）
加有6％的Al+Cr的电极加有6％的Al的电极 7.524.0
如以上的表2所示，在更强的条件下的蠕变测试显示出，同时加有Al和Cr的电极的抗蠕变性好于仅加有Al的电极。
如上所述，本发明是以单一过程进行的，且Ni原板被嵌在氧化铝部件中，且只有环境和温度条件被改变，其中借助部件粘合制作出了多孔MCFC    Ni合金阳极，且由此制成的MCFC阳极的蠕变变形很低，而且其多孔度处于适当的范围中，从而使制作过程变得简单且成本被大大降低。
虽然结合本发明的具体实施例对其进行了显示和说明，但本领域的人应该理解的是，在不脱离所附权利要求书所确定的本发明的精神和范围的条件下，是可以进行各种形式和细节上的改变的。

Claims (8)

1、用于制作熔碳燃料电池阳极的方法，包括以下步骤：
把包括至少Ni的基金属板嵌入包括合金金属粉末、活化剂和填充剂的部件中；
对该部件进行预热以除去基金属板中所含的有机材料；
把该部件在H2/N2环境和500℃至800℃的温度下保持1至8小时，以制成Ni合金。
2、权利要求1的方法，其中至少包括Ni的所述基金属板是由包括Ni粉末、粘合剂和溶剂的稀浆制作的原板。
3、权利要求1的方法，其中所述预热是在氧环境下在300℃至500℃温度保持2至5小时。
4、权利要求2的方法，其中所述预热是在氧环境下在300℃至500℃的温度保持2至5小时。
5、权利要求1的方法，其中所述合金金属是从由Al和Cr组成的组中选出的至少一种金属。
6、权利要求5的方法，其中所述合金金属是Al和Cr的混合物。
7、权利要求1的方法，其中在Ni合金中的合金金属的量是在重量百分比为2%至12%的范围内。
8、权利要求7的方法，其中在Ni合金中的合金金属的量在重量百分比为5%至12%的范围内。
CN94104486A 1993-09-16 1994-04-08 熔碳燃料电池阳极的制造方法 Expired - Fee Related CN1051406C (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR930018664 1993-09-16
KR18664/1993 1993-09-16
KR18664/93 1993-09-16
KR1019930022736A KR100195076B1 (ko) 1993-09-16 1993-10-29 용융탄산염 연료전지용 양전극의 제조방법
KR22736/93 1993-10-29
KR22736/1993 1993-10-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1100568A true CN1100568A (zh) 1995-03-22
CN1051406C CN1051406C (zh) 2000-04-12

Family

ID=26629895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN94104486A Expired - Fee Related CN1051406C (zh) 1993-09-16 1994-04-08 熔碳燃料电池阳极的制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5415833A (zh)
JP (1) JP2999918B2 (zh)
KR (1) KR100195076B1 (zh)
CN (1) CN1051406C (zh)
GB (1) GB2281916B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6585931B1 (en) * 1995-05-17 2003-07-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Molten carbonate fuel cell anode and method for manufacturing the same
KR100403133B1 (ko) * 1996-06-19 2004-02-25 한국전력공사 금속염첨가에의한산화물분산강화애노드전극의제조방법
EP1149339A1 (en) * 1998-12-09 2001-10-31 Network Ice Corporation A method and apparatus for providing network and computer system security
KR100300757B1 (ko) * 1998-12-31 2001-10-29 윤영석 용융탄산염연료전지의전극소성방법및그소성용치구
US20020122985A1 (en) * 2001-01-17 2002-09-05 Takaya Sato Battery active material powder mixture, electrode composition for batteries, secondary cell electrode, secondary cell, carbonaceous material powder mixture for electrical double-layer capacitors, polarizable electrode composition, polarizable electrode, and electrical double-layer capacitor
US20050031742A1 (en) * 2003-08-07 2005-02-10 Newkirk Kyle A. Method for enhancing organoleptic properties of protein for inclusion in consumer food products and products produced thereby
US8062779B2 (en) * 2006-10-05 2011-11-22 Fuelcell Energy, Inc. Anode for use in a fuel cell and method for making same
DE102008045286B4 (de) 2008-08-04 2010-07-15 Mtu Onsite Energy Gmbh Verfahren zur Herstellung poröser Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen-Anoden und grüne Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen-Anode
US9642192B2 (en) * 2011-08-04 2017-05-02 Fuelcell Energy, Inc. Method and manufacturing assembly for sintering fuel cell electrodes and impregnating porous electrodes with electrolyte powders by induction heating for mass production
US20220052350A1 (en) * 2018-12-18 2022-02-17 Cellmobility, Inc. Large-Area Copper Nanofoam with Hierarchical Structure for Use as Electrode

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB915090A (en) * 1958-04-01 1963-01-09 Metallic Surfaces Res Lab Ltd Improvements in or relating to metallic diffusion processes
GB1002820A (en) * 1962-09-20 1965-09-02 Metallic Surfaces Res Lab Ltd Improvements in or relating to metallic diffusion
NL7008338A (zh) * 1969-06-13 1970-12-15
US4156042A (en) * 1975-04-04 1979-05-22 The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Coating articles having fine bores or narrow cavities in a pack-cementation process
DE2633137C2 (de) * 1976-07-23 1983-12-01 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Borierungsmittel zum Borieren von Massenteilen aus Eisen und Nichteisenmetallen
US4315777A (en) * 1979-08-07 1982-02-16 Scm Corporation Metal mass adapted for internal oxidation to generate dispersion strengthening
US4714586A (en) * 1986-01-29 1987-12-22 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method of preparing a dimensionally stable electrode for use in a MCFC
US4664883A (en) * 1986-06-17 1987-05-12 Emhart Industries, Inc. Method of making electrolytic capacitor anodes
JP2584217B2 (ja) * 1986-11-18 1997-02-26 株式会社豊田中央研究所 表面処理方法
DE3742721C1 (de) * 1987-12-17 1988-12-22 Mtu Muenchen Gmbh Verfahren zur Aluminium-Diffusionsbeschichtung von Bauteilen aus Titanlegierungen
US4999155A (en) * 1989-10-17 1991-03-12 Electric Power Research Institute, Inc. Method for forming porous oxide dispersion strengthened carbonate fuel cell anodes with improved anode creep resistance
JP3003163B2 (ja) * 1990-05-28 2000-01-24 石川島播磨重工業株式会社 溶融炭酸塩型燃料電池用電極の製造方法
US5312580A (en) * 1992-05-12 1994-05-17 Erickson Diane S Methods of manufacturing porous metal alloy fuel cell components

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0785876A (ja) 1995-03-31
GB2281916B (en) 1997-05-28
KR100195076B1 (ko) 1999-06-15
GB9404330D0 (en) 1994-04-20
US5415833A (en) 1995-05-16
GB2281916A (en) 1995-03-22
JP2999918B2 (ja) 2000-01-17
CN1051406C (zh) 2000-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4943496A (en) Fuel cell, electrode for the cell and method of preparation thereof
CN1051406C (zh) 熔碳燃料电池阳极的制造方法
JP2846738B2 (ja) 溶融炭酸塩−燃料電池の製造方法
US5312580A (en) Methods of manufacturing porous metal alloy fuel cell components
JPH0433265A (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池用電極の製造方法
US8633122B2 (en) Method of manufacturing anode for in-situ sintering for molten carbonate fuel cell
CN113122875B (zh) 一种高活性富Mn高熵合金电解水催化材料及其制备方法
CN1842934A (zh) 带有具保护涂层的部件的固体氧化物燃料电池装置及其制造方法
JP2002216807A (ja) 固体電解質型燃料電池の空気極集電体
CN1074174C (zh) 熔融碳酸盐燃料电池阳极及其制造方法
WO2019045302A1 (ko) 금속지지체형 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법
US6585931B1 (en) Molten carbonate fuel cell anode and method for manufacturing the same
KR102243511B1 (ko) 수전해 전극 및 그 제조방법
KR101311784B1 (ko) 용융탄산염연료전지용 분리판의 내 부식 코팅 방법
KR100639425B1 (ko) 높은 크리프 저항성을 갖는 용융탄산염형 연료전지의애노드 제조 방법
KR100259212B1 (ko) 용융탄산염형 연료전지의 연료극 제조방법
KR100314513B1 (ko) 용융탄산염 연료전지용 합금 연료극 및 그의 제조 방법
JPH0520872B2 (zh)
WO2024143718A1 (ko) Ni 및 fe 보다 전기음성도가 낮은 금속으로 도핑된 니켈 아이언 기반 촉매, 그 제조 방법 및 알칼라인 수전해 시스템
KR20180010355A (ko) 고체산화물 연료전지용 공기극 집전체 및 이의 제조방법
KR101158317B1 (ko) 용융탄산염 연료전지를 위한 3성분계 합금 연료극 제조방법
CN116334717A (zh) 一种含lpso相镁合金微弧氧化处理方法
JP2548859B2 (ja) 燃料電池用電極およびその製造方法
KR101229075B1 (ko) 용융탄산염 연료 전지용 스택 및 용융탄산염 연료 전지용분리판의 제조 방법
CN117340250A (zh) 纳米多孔复合材料的制备方法、纳米多孔复合材料及应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: YUKUN SCIENCE CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: SAMSUNG ELECTRONICS CO., LTD

Effective date: 20080516

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20080516

Address after: Delaware

Patentee after: Yu Kun Technology Co., Ltd.

Address before: Gyeonggi Do, South Korea

Patentee before: Samsung Electronics Co., Ltd.

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20000412

Termination date: 20130408