CN112341208A - 失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法、失氧型氧化物陶瓷球形粉末和燃料电池电解质薄膜 - Google Patents

失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法、失氧型氧化物陶瓷球形粉末和燃料电池电解质薄膜 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种失氧型氧化物陶瓷球形粉末制备方法、失氧型氧化物陶瓷球形粉末和燃料电池电解质薄膜,涉及燃料电池的技术领域。本发明通过对氧化物陶瓷粉末使用高氢浓度感应等离子工艺得到失氧型氧化物陶瓷球形粉末;高氢浓度是指等离子气体中氢气流量占等离子气体总流量≥30%。上述制备方法得到失氧型氧化物陶瓷球形粉末,通过低压等离子喷涂获得燃料电池电解质薄膜。本发明通过将氧化物陶瓷粉末输送至高氢浓度的感应等离子体焰流中,经过熔化、还原与冷却过程,获得高致密、高球形度、高流动性、高冲击力的失氧型氧化物陶瓷球形粉末。该粉末更容易在等离子喷涂焰流中熔化,提高了喷涂工艺的可控性和易操作性,提高了电解质薄膜的性能。

Description

失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法、失氧型氧化物陶瓷 球形粉末和燃料电池电解质薄膜
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域,尤其是涉及一种失氧型氧化物陶瓷球形粉末制备方法、失氧型氧化物陶瓷球形粉末和燃料电池电解质薄膜。
背景技术
燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的发电装置,在燃料电池电动车和固定电源等新能源领域发展迅猛。燃料电池工作时阳极和阴极的损失较小,极化损失主要集中在电解质的内阻上。为提高燃料电池的电流密度和输出功率密度,应尽量降低电解质层的厚度(即薄膜化)和提高氧离子空位浓度。制备电解质薄膜的主要方法之一是低压等离子喷涂,然而现有的氧化物电解质喷涂粉末均为团聚造粒粉,这种粉末内部孔隙多,密度低,制成的薄膜厚度往往超过20微米且含有较高孔隙率。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法,采用高氢浓度感应等离子工艺得到细粒径、高致密度、高氧空位的氧化物陶瓷球形粉末。
本发明的第二目的在于提供一种失氧型氧化物陶瓷球形粉末,该粉末具有粒径细、球形度高、流动性好、致密度高的特点。
本发明的第三目的在于提供一种燃料电池电解质薄膜,该薄膜具有高氧空位和较小的厚度,提高了薄膜的电导率,同时提高了燃料电池的电流密度和输出功率密度。
为解决上述技术问题,本发明特采用如下技术方案:
本发明的第一方面提供了一种失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法,对氧化物陶瓷粉末使用高氢浓度感应等离子工艺整形得到;
所述高氢浓度是指等离子气体中氢气体积流量占等离子气体总体积流量≥30%。
进一步地,所述等离子气体包括氢气和氩气;
优选地,氢气体积流量占所述等离子气体总体积流量的比例为30%~60%。
进一步地,所述感应等离子工艺的参数如下:等离子体的功率为10~80 kW;载气流量为2~5 slpm;氢气流量为10~150slpm;氩气流量为20~120slpm;反应室压力为16~20psia;送粉速率为10~100g/min。
进一步地,所述感应等离子工艺的参数如下:等离子体的功率为15~80 kW;载气流量为2~5 slpm;氢气流量为11~60 slpm;氩气流量为25~90slpm;反应室压力为16~20 psia;送粉速率为10~50g/min。
进一步地,所述的氧化物陶瓷粉末包括第一氧化物陶瓷粉末和任选的第二氧化物陶瓷粉末;
优选地,所述第一氧化物陶瓷粉末包括氧化锆或氧化铈中的至少一种;
优选地,所述第二氧化物陶瓷粉末包括氧化钇、氧化铪、氧化钪、氧化钛、氧化锶、氧化镍、氧化钴、氧化钐、氧化镝、氧化锰、钴酸锂或钴酸钠中的至少一种。
进一步地,所述氧化物陶瓷粉末为粒径小于等于38um的粉末。
进一步地,制备方法还包括所述感应等离子工艺整形后得到的整形粉末的净化;
优选地,所述净化包括对整形粉末在溶剂中超声或换液去除表面的微纳颗粒;
优选地,所述溶剂包括水和/或有机溶剂。
进一步地,还包括对整形粉末在净化后的干燥。
本发明的第二方面提供了一种失氧型氧化物陶瓷球形粉末,根据第一方面所述的失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法制备得到。
本发明的第三方面提供了一种燃料电池电解质薄膜,根据第二方面所述的失氧型氧化物陶瓷球形粉末喷涂得到。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1.本发明通过将氧化物陶瓷粉末输送至高氢浓度的感应等离子体焰流中,经过熔化、还原与冷却过程,形成整形粉末。等离子体焰流将粉末熔化成球形;氢气浓度大于等于30%对氧化物陶瓷粉末起到强烈氢还原失氧作用,在氧化物陶瓷粉末结构中形成氧空位。通过该方法得到超细致密失氧型球形粉末。
2.本发明提供的失氧型氧化物陶瓷球形粉末,具有高致密度与高球形度特点,因此拥有高流动性的特点。该失氧型氧化物陶瓷球形粉末因在高氢浓度感应等离子中经过了原位氢还原引起强烈失氧,因此具有较高浓度氧空位。
3.本发明提供的燃料电池电解质薄膜,使用本发明提供的失氧型氧化物陶瓷球形粉末经低压等离子喷涂得到,因此该燃料电池电解质薄膜具有高氧空位,利于燃料电池内离子的传导,提高了燃料电池的电流密度和输出功率密度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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的附图。
图1为实施例1使用的团聚型原料粉末扫描电镜形貌图,图1中的(a)展示团聚型原料粉末扫描电镜整体形貌,图1中的(b)展示团聚型原料粉末扫描电镜放大结构;
图2为实施例1得到的失氧型氧化物陶瓷球形粉末扫描电镜形貌图。图2中的(a)展示失氧型氧化物陶瓷球形粉末扫描电镜整体形貌,图2中的(b)展示失氧型氧化物陶瓷球形粉末扫描电镜放大结构;
图3为实施例2使用的不规则型原料粉末球化前后扫描电镜形貌图,图3中的(a)展示实施例2中不规则型原料粉末球化前扫描电镜形貌图,图3中的(b)展示实施例2得到的失氧型氧化物陶瓷球形粉末扫描电镜形貌图;
图4为实施例5和对比例1提供的电解质薄膜内部扫描电镜形貌图,图4中的(a)展示对比例1得到的电解质薄膜内部扫描电镜形貌图,图4中的(b)展示采用实施例5提供的电解质薄膜内部扫描电镜形貌图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。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。
燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的发电装置,在燃料电池电动车、固定电源等新能源领域发展迅猛。提高固体氧化物燃料电池工作效率的重要方式是将电池中核心的氧化物电解质层厚度降低(即薄膜化)和提高氧离子空位浓度。制备电解质薄膜的主要方法之一是低压等离子喷涂。现有的氧化物电解质喷涂粉末均为团聚造粒粉,这种粉末内部孔隙多,密度低,因此只能使用粒径30微米以上的粗粉进行喷涂,而且对喷涂工艺要求严苛,送粉速率极低且喷涂功率极高,形成的薄膜厚度超过20微米且含有较高孔隙率,而且氧离子空位浓度低,因此制成的电解质薄膜效率不高。
根据本发明第一方面提供的失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法,对氧化物陶瓷粉末使用高氢浓度感应等离子工艺整形得到;
所述高氢浓度是指等离子气体中氢气体积流量占等离子气体总体积流量≥30%;
本发明提供的高氢浓度感应等离子工艺将氧化物陶瓷粉末通过载气送入等离子体炬内,飞行中的粉末颗粒在等离子体高温区被迅速加热,瞬间熔融形成液滴,液滴在表面张力的作用下收缩成球状,再经快速冷却而得到球形粉末;采用高浓度氢作为等离子辅助气进行原位还原,使氧化物陶瓷粉末在整形过程中失氧,提高氧化物陶瓷粉末中的氧空位;高气压环境下防止粉末颗粒表面物质挥发带走热量,有助于热量在粉末颗粒中传递,因此粉末在等离子焰流中整体熔化,形成内部致密结构。经此整形工艺可得到高致密性的失氧型氧化物陶瓷球形粉末。
氧化物陶瓷是指一种或数种氧化物制成的陶瓷,具有高的氧离子电导率、良好的化学稳定性和力学性能。
感应等离子工艺使用等离子体发生器产生等离子体焰流,其温度可达到8000~10000K,而且能量密度高,能将送入等离子体区内入等离子体区的粉末充分受热并瞬间将物质熔化、蒸发和汽化。
氢气具有还原性,能夺取氧化物陶瓷粉末中的氧形成氧空位。当氢气流量占等离子气体总流量大于等于30%时,氢气供应充足,使氧化物陶瓷粉末能发生充分的氧化还原反应,尽可能多的形成氧空位。
进一步地,所述等离子气体包括氢气和氩气;
优选地,氢气体积流量占所述等离子气体总体积流量的比例为30%~60%。
等离子气体(也称工作气体)是指在高频电源提供的交变磁场、电场的作用下电离形成等离子体的气体,有氩气(Ar)、氮气(N2)和氢气(H2)。根据可用性和经济性原则,本发明选用氩气作为工作气体和载气,选用氢气作为辅助气体。
氢气流量占等离子气体总流量的30%-60%:过低会导致粉末失氧不充分,氧空位过少,过高容易使等离子焰流不稳定而导致试验中断。在本发明的一些实施方式中,氢气流量占等离子气体总流量典型但非限制性的为30%,40%,50%或60%。
进一步地,所述感应等离子工艺的参数如下:等离子体的功率为10~80 kW;载气流量为2~5slpm;氢气流量为10~150slpm;氩气流量为20~120slpm;反应室压力为16~20 psia;送粉速率为10~100g/min。
等离子体功率根据待处理粉末的量、粉末的熔点和送粉速率正相关。在本发明的一种优选实施方式中,等离子体功率典型但非限制性的为15kW,25 kW,35 kW,60 kW或80kW。
载气将样品送入等离子体焰中,在本发明的一种优选实施方式中,载气流量典型但非限制性的为2slpm,3slpm,4slpm或5slpm。氢气提供等离子体和还原气体,在本发明的一种优选实施方式中,氢气流量典型但非限制性的为10slpm,40slpm,80slpm或150slpm。氩气提供等离子体,在本发明的一种优选实施方式中,氩气流量典型但非限制性的为20slpm,50slpm,75slpm或120slpm。送粉速率根据整形工艺的处理量而定,在本发明的一种优选实施方式中,送粉速率典型但非限制性的为10g/min,50g/min和100g/min。
等离子反应室压力为16-20psia,可以防止粉末颗粒表面物质挥发带走热量,有助于热量在粉末颗粒中传递,因此粉末在等离子焰流中充分整体熔化,形成紧实致密结构。气压小于16psia容易造成粉末表面气化;气压大于20psia会超出设备承受能力。在本发明的一些实施方式中,气压典型但非限制性的为16psia,18psia和20psia。
在本发明的一种优选实施方式中,感应等离子工艺的参数如下:等离子体的功率为15~80 kW;载气流量为2~5slpm;氢气流量为11~60slpm;氩气流量为25~90slpm;反应室压力为16~20 psia;送粉速率为10~50g/min。
进一步地,所述的氧化物陶瓷粉末包括第一氧化物陶瓷粉末和任选的第二氧化物陶瓷粉末;
优选地,所述第一氧化物陶瓷粉末包括氧化锆或氧化铈中的至少一种;
优选地,所述第二氧化物陶瓷粉末包括氧化钇、氧化铪、氧化钪、氧化钛、氧化锶、氧化镍、氧化钴、氧化钐、氧化镝、氧化锰、钴酸锂或钴酸钠中的至少一种。
氧化锆也称二氧化锆,化学式为ZrO2,是锆的主要氧化物。有三种晶型。常温下为单斜结构,1170ºC以上转变为四方相,2370ºC以上为面心立方结构。经感应等离子工艺整形后的氧化锆产生氧离子空位,部分氧空位与掺杂离子缔合,其他氧空位作为载体传导电荷。
氧化铈化学式为CeO2,在高温下是一种混合型导体,其中氧离子、电子和空穴对电导率的贡献几乎相同,CeO2具有与稳定ZrO2相同的萤石结构。
氧化钇、氧化铪、氧化钪、氧化钛、氧化锶、氧化镍、氧化钴、氧化钐、氧化镝、氧化锰、钴酸锂、钴酸钠和氧化锆或者氧化铈作用,起到稳定和增加离子电导率的作用。
进一步地,所述氧化物陶瓷粉末为粒径小于等于38um的粉末。
原料粉末越细,在感应等离子整形工艺中,越容易被熔化,温度更容易到达粉末中心。对原料粉末粒径筛选的另一目的是为了得到粒径相近的粉末群体,是整形后的粉末粒径相近,方便使用。
在本发明的一种优选实施方式中,粒径小于等于38um的粉末通过筛分得到,上层的粒径大于38um的粉末经过破碎制造原料的返料后通过筛分使用。
进一步地,制备方法还包括所述感应等离子工艺整形后得到的粉末的净化;
优选地,所述净化包括对整形粉末在溶剂中超声或换液去除表面的微纳颗粒;
优选地,所述溶剂包括水和/或有机溶剂。
超声清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速作用及直进流作用对液体和污物直接、间接作用,使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。超声波由于频率高、波长短,因而传播的方向性好、穿透能力强,具有更好的清洗效果。为保证清洗效率,超声波清洗使用的溶剂用到一定的时间就要更换一次,保证清洗溶剂的干净。
净化过程使用的溶剂是不能溶解氧化物陶瓷的液体,在清洗完毕后容易去除。使用的溶剂应安全无毒,成本低,操作简单且使用寿命长。在本发明的一些优选实施方式中,清洗溶剂选择去离子水。
微纳颗粒是指颗粒粒径在几微米以下乃至纳米的微纳颗粒材料。去除微纳颗粒是为了使得到的失氧型氧化物陶瓷球形粉末粒径大小均匀,去除过小的粉末。
进一步地,还包括对整形粉末在净化后的干燥。
干燥是利用热能使湿的氧化物陶瓷球形粉末中的湿分(水分或其他溶剂)气化,并利用气流或真空带走气化了的湿分,从而获得干燥的氧化物陶瓷球形粉末的操作。
本发明的第二方面提供了一种失氧型氧化物陶瓷球形粉末,根据第一方面所述的失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法制备得到。
本发明提供的失氧型氧化物陶瓷球形粉末,密度在4-6.0g/cm³,其中氧化锆的密度可以达到5.85g/cm³。粉末球形度高,流动性好。
本发明的第三方面提供了一种燃料电池电解质薄膜,根据第二方面所述的失氧型氧化物陶瓷球形粉末喷涂得到。
本发明提供的燃料电池电解质薄膜因为使用本发明提供的球形粉末高致密、高流动性和细粒度特点,粉末更容易在等离子喷涂焰流中熔化,提高了喷涂工艺的可控性和易操作性,得到的电解质薄膜厚度小,具有高浓度的氧空位,提高了电解质薄膜的性能。
下面对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本实施例提供了一种失氧型氧化物陶瓷球形粉末,使用的原料粉末为氧化铈和氧化钐(二者质量比为80:20)的复合团聚粉,该团聚粉的典型形貌如图1所示。该实施例的失氧型氧化物陶瓷球形粉末制备方法包括以下步骤:
1)筛分:将复合团聚粉经过400目筛子进行粉末筛分,获取粒径大于38um的粗粉和小于等于38um的细粉。
2)返料处理:将粗粉作为返料,经过机械破碎后采用喷雾造粒方法再次形成团聚粉,再经400目筛分后取其细粉,并于之前筛分得到的细粉混合,形成待整形粉末。
3)使用感应等离子制粉系统(Tek15)生成感应等离子体:使用氩气与氢气作为等离子体气,其中氩气流量25slpm,氢气流量11slpm,氢气流量占比30.5%,等离子体功率约15kW,反应室压力为18psia,生成的感应等离子焰流稳定明亮。
4)球化制粉:使用氩气作为载气将待整形粉末送入感应等离子体焰流内,载气流量2.5slpm,送粉速率约10g/min。整形完成后,由集粉罐收集。
5)清洗净化:将整形粉末倒入装有高纯去离子水的容器中,对容器进行超声震荡处理,震荡3分钟,静止30s后将浑浊的水溶液倒掉,只留容器底部粉末,如此操作5次。
6)烘干:将清洗净化的粉末从容器中取出,在80ºC烘箱中保温4h进行烘干。烘干后获得失氧型氧化物陶瓷球形粉末,如图2的扫描电镜形貌图所示。
实施例2
本实施例提供了一种失氧型氧化物陶瓷球形粉末,使用的原料粉末为氧化锆、氧化铈和氧化钪(三者质量比为89:1:10)的不规则粉末,该不规则型原料粉末球化前后扫描电镜形貌图如图3所示。该实施例的失氧型氧化物陶瓷球形粉末制备方法包括以下步骤:
1)筛分:将复合团聚粉经过400目筛子进行粉末筛分,获取粒径大于38um的粗粉和小于等于38um的细粉。
2)返料处理:将粗粉作为返料,经过机械破碎后采用喷雾造粒方法再次形成团聚粉,再经400目筛分后取其细粉,并于之前筛分得到的细粉混合,形成待整形粉末。
3)使用感应等离子制粉系统(Tek80)生成感应等离子体:使用氩气与氢气作为等离子体气,其中氩气流量14slpm,氢气流量20slpm,氢气流量占比59%,等离子体功率约70kW,反应室压力为20psia,生成的感应等离子焰流稳定明亮。
4)球化制粉:使用氩气作为载气将待整形粉末送入感应等离子体焰流内,载气流量5slpm,送粉速率约16.7g/min。整形完成后,由集粉罐收集。
5)清洗净化:将整形粉末倒入装有高纯去离子水的容器中,对容器进行超声震荡处理,震荡5分钟,静止1分钟后将浑浊的水溶液倒掉,只留容器底部粉末,如此操作5次。
6)烘干:将清洗净化的粉末从容器中取出,在80ºC烘箱中保温4h进行烘干。烘干后获得失氧型氧化物陶瓷球形粉末。
实施例3
本实施例提供了一种失氧型氧化物陶瓷球形粉末,在感应等离子整形工艺中,等离子体功率为10 kW,载气流量为5slpm,反应室压力为18psia,其他步骤和参数均与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供了一种失氧型氧化物陶瓷球形粉末,使用的原料粉末为氧化锆的团聚粉。感应等离子整形工艺中,反应室压力为8psia。其他步骤和参数均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种失氧型氧化物陶瓷球形粉末,使用的原料粉末为氧化锆的团聚粉。感应等离子整形工艺中,反应室压力为22psia。其他步骤和参数均与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种失氧型氧化物陶瓷球形粉末,使用的原料粉末粒径在40um~50um之间,其他步骤参数均与实施例1相同。
实施例7
将实施例1的制备得到的失氧型氧化物陶瓷球形粉末采用低压等离子喷涂制备电解质薄膜。等离子喷涂过程中,气压50mbar,喷涂距离600mm,氢气流量30slpm,氩气流量50slpm,载气流量10slpm。
对比例1
本对比例提供了一种电解质粉末,使用的原料粉末为氧化铈和氧化钐(二者质量比为80:20)的复合团聚粉。该对比例的电解质制备方法包括以下步骤:
1)筛分:将复合团聚粉经过400目筛子进行粉末筛分,获取粒径大于38um的粗粉和小于等于38um的细粉。
2)返料处理:将粗粉作为返料,经过机械破碎后采用喷雾造粒方法再次形成团聚粉,再经400目筛分后取其细粉,并于之前筛分得到的细粉混合,形成待整形粉末。
3)使用感应等离子制粉系统(Tek15)生成感应等离子体:使用氩气与氢气作为等离子体气,其中氩气流量25slpm,氢气流量3slpm,氢气流量占比10.7%,等离子体功率约15kW,反应室压力为6psia。
4)球化制粉:使用氩气作为载气将待整形粉末送入感应等离子体焰流内,载气流量2.5slpm,送粉速率约10g/min。整形完成后,由集粉罐收集。
5)清洗净化:将整形粉末倒入装有高纯去离子水的容器中,对容器进行超声震荡处理,震荡3分钟,静止30s后将浑浊的水溶液倒掉,只留容器底部粉末,如此操作5次。
对比例2
本对比例提供了一种电解质粉末,使用的原料粉末与对比例1相同,制备方法中氢气流量100slpm,氢气流量占比80%。其他步骤和参数与对比例1均相同,在此不在赘述。
对比例3
本对比例提供了一种电解质粉末,使用的原料粉末与对比例1相同,等离子气体只有氩气,制备方法中氩气流量20slpm,其他步骤和参数与对比例1均相同,在此不在赘述。
对比例4
将对比例1制备的粉末采用低压等离子喷涂制备电解质薄膜,喷涂方法和过程参数与实施例7相同。
试验例1
对实施例1-6和对比例1-3得到的粉末进行密度、球形度、粉末流动性和粉末松装密度测量,具体检测方式如下所述。
密度
先测待测粉末的质量后将待测粉末浸入对水中,抽真空排气泡,测量粉末试样从已知容量的容器中排出水的体积,计算所测粉末的真密度。
球形度
将待测的粉末使用激光粒度仪检测球形度。
粉末流动性
用50g的粉末通过粉末流动仪,记录使用的时间,具体数据如表1所示。
粉末松装密度
将粉末在无震动情况下,从固定不变的高度自由落下,填满一个50ml的量筒,从试样的质量和体积算出松装密度。
表1粉末性能数据表
Figure 751858DEST_PATH_IMAGE001
注:表1中球化前指的是使用的氧化物陶瓷原料粉末,球化后指得是经感应等离子工艺得到的粉末。
使用本发明提供的高氢浓度感应等离子工艺得到的失氧型氧化物陶瓷球形粉末的致密度相对原料粉末提升至少30%,球形度达到95%以上,粉末流动性提升至少30%,粉末松装密度提升至少30%,综合性能明显提升,且适用于等离子喷涂制备燃料电池致密电解质薄膜。
试验例2
将实施例7和对比例5提供的电解质薄膜做扫描电镜,得到图4的扫描电镜图。图4为实施例5和对比例1提供的电解质薄膜内部扫描电镜形貌图,图4中的(a)展示对比例1得到的电解质薄膜内部扫描电镜形貌图,图4中的(b)展示采用实施例5提供的电解质薄膜内部扫描电镜形貌图。
由扫描电镜形貌图可以看出,实施例5提供的电解质薄膜致密性更高,膜结构均匀,膜表面存在较多氧空位。采用团聚型粉末容易造成等离子喷枪喷嘴堵粉,这是因为这种粉末密度低,不易送入焰流中心,而是在焰流外层烧结,造成喷嘴堵粉;而采用致密球化粉时无此现象。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法,其特征在于,对氧化物陶瓷粉末使用高氢浓度感应等离子工艺整形得到;
所述高氢浓度是指等离子气体中氢气体积流量占等离子气体总体积流量≥30%。
2.根据权利要求1所述的失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法,其特征在于,所述等离子气体包括氢气和氩气;
优选地,氢气体积流量占所述等离子气体总体积流量的比例为30%~60%。
3.根据权利要求1所述的失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法,其特征在于,所述感应等离子工艺的参数如下:等离子体的功率为10~80 kW;载气流量为2~5 slpm;氢气流量为10~150slpm;氩气流量为20~120 slpm;反应室压力为16~20 psia;送粉速率为10~100g/min。
4.根据权利要求1所述的失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法,其特征在于,所述感应等离子工艺的参数如下:等离子体的功率为15~80 kW;载气流量为2~5 slpm;氢气流量为11~60slpm;氩气流量为25~90slpm;反应室压力为16~20 psia;送粉速率为10~50g/min。
5.根据权利要求1所述的失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法,其特征在于,所述的氧化物陶瓷粉末包括第一氧化物陶瓷粉末和任选的第二氧化物陶瓷粉末;
优选地,所述第一氧化物陶瓷粉末包括氧化锆或氧化铈中的至少一种;
优选地,所述第二氧化物陶瓷粉末包括氧化钇、氧化铪、氧化钪、氧化钛、氧化锶、氧化镍、氧化钴、氧化钐、氧化镝、氧化锰、钴酸锂或钴酸钠中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法,其特征在于,所述氧化物陶瓷粉末为粒径小于等于38um的粉末。
7.根据权利要求1所述的失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法,其特征在于,还包括所述感应等离子工艺整形后得到的整形粉末的净化;
优选地,所述净化包括对整形粉末在溶剂中超声或换液去除表面的微纳颗粒;
优选地,所述溶剂包括水和/或有机溶剂。
8.根据权利要求7所述的失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法,其特征在于,还包括对整形粉末在净化后的干燥。
9.一种失氧型氧化物陶瓷球形粉末,其特征在于,根据权利要求1-8任一项所述的失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法制备得到。
10.一种燃料电池电解质薄膜,其特征在于,主要由权利要求9所述的失氧型氧化物陶瓷球形粉末喷涂得到。
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