CN113161566A - 一种用于燃料电池的金属支撑板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于燃料电池的金属支撑板的制备方法，依次包括有以下步骤：1)采用不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴基合金、钛合金、铬基合金中的一种；2)将步骤1)中材料制成金属基板；3)在金属基板上加工直径0.005～0.5mm的微孔的孔隙，孔隙的面积占板材总面积的3～70％；4)将包含有孔隙的板材切割成所需要的尺寸；5)将阳极浆料涂覆在金属基板的上表面上，以在金属基板的上表面形成阳极层；6)将电解质浆料涂覆在阳极层的上表面上以在阳极层表面形成电解质涂层；7)将阴极浆料涂覆在电解质涂层的上表面上，以在电解质涂层的上表面形成阴极层，从而制成金属支撑板。消除烧结变形，提升阳极层和金属基板之间的结合紧密性。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种用于燃料电池的金属支撑板的制备方法。
背景技术
固体氧化物燃料电池是一种理想的燃料电池，不但具有燃料电池高效、环境友好的优点，而且还具有以下突出优点：
(1)固体氧化物燃料电池是全固体结构，不存在使用液体电解质带来的腐蚀问题和电解质流失问题，可望实现长寿命运行。(2)固体氧化物燃料电池的工作温度为800～1000℃，不但电催化剂不需要采用贵金属，而且还可以直接采用天然气、煤气和碳氢化合物作为燃料，简化了燃料电池系统。(3)固体氧化物燃料电池排出高温余热可以与燃气轮机或蒸汽轮机组成联合循环，大幅度提高总发电效率。
目前传统的固体氧化物燃料电池多采用陶瓷材料或者金属陶瓷复合材料作为支撑体。陶瓷材料不易机械加工，抗热震性能和焊接性能较差，不利于燃料电池(SOFC)电堆的组装。金属支撑型固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)是以金属或合金作为燃料电池的支撑体SOFC相比，MS-SOFC有其独特的优势：(1)成本低：金属材料成本远低于金属陶瓷复合材料；(2)快速启动：金属良好的导热性能可减小电池内部的温度梯度，实现快速启动，使之可以应用于移动领域；(3)可加工性：相比陶瓷，金属材料加工性更好，这将使SOFC加工难度大幅降低；(4)便于密封：利用金属材料的焊接密封技术，可避免SOFC难以密封的问题。金属支撑体主要作用是传输气体，传导电流，并为电池提供稳定的结构支撑。当MS-SOFC使用碳氢燃料时，金属支撑体可以作为原位重整层，碳氢燃料率先在金属支撑体中发生化学重整，生成的合成气体在阳极层发生电化学氧化，这种结构设计可以增强阳极抗积碳性能，提高电池在碳氢燃料中的长期稳定性。MS-SOFC不仅适用于传统固体氧化物燃料电池(SOFC)应用领域，如固定电站、后备电源和充电桩等，而且可作为重型汽车或电动汽车等移动设备的增程器。
目前的金属支撑型固体氧化物燃料电池如中国发明专利申请《多孔金属支撑的低温固体氧化物燃料电池的制备方法》，其专利申请号为CN200610118649.9(申请公布号为CN1960047A)公开了一种多孔金属支撑的低温固体氧化物燃料电池的制备方法，选用NiO-ScSZ(或CGO)作为支撑体原材料制备支撑体，工艺复杂，制造难度较大。
此外，目前还有将流延制备的Fe-Cr合金支撑体、阳极和电解质毛坯体层压后置于还原气氛下高温烧结，在半电池的金属支撑体侧注入阳极催化剂，在电解质表面丝网印刷阴极层，电池测试过程中，原位烧结阳极和阴极。这种工艺有效避免了高温下金属元素的扩散，然而原位烧结温度过低，阴极和电解质界面结合强度低，电池性能衰减较块。采用共流延法制备带阳极和电解质的多孔金属体，这种材料由于金属与电解质烧结温度不同，易造成烧结变形，阳极或电解质层剥落等情况。而采用干压成形法制备金属支撑体以及微管式金属支撑体。由于金属支撑层较薄，干压后金属支撑板易出现厚度不均，导致烧结变形不一致，影响阳极、电解质等与基体之间的结合；而微管式金属支撑体的金属厚度不易实现均匀控制，影响与阳极等的结合。
采用Fe基合金和Ni基合金作为MS-SOFC金属支撑体，由于Ni基合金热膨胀系数与电解质材料差异较大，在电池运行过程中，内部热应力过大，很容易出现裂纹，甚至电解质层剥落；纯Ni支撑体抗氧化性能差，容易团聚、粗化，使得SOFC性能急剧衰减。Ni基合金的这些缺点严重阻碍了其在SOFC支撑体中的应用；而采用Fe基合金作为支撑体，尤其为铁素体不锈钢，虽然铁素体不锈钢高温热膨胀系数CTE(11×10-6～13×10-6K-1)与YSZ(氧化钇稳定氧化锆)和GDC(Gd2O3掺杂的CeO2)(13×10-6～14×10-6K-1)电解质很接近，但是长期在中高温、潮湿气氛下工作很容易导致金属材料的氧化和不锈钢支撑体中的Fe和Cr元素与Ni基阳极之间元素的相互扩散。MS-SOFC在制备或运行过程中，支撑体中的Fe和Cr元素扩散到阳极中，在电池运行过程中形成氧化物，导致电池性能快速衰减；同时，阳极中的Ni元素扩散到不锈钢支撑体中，导致支撑体热膨胀系数发生变化，电池内部应力增大，结构稳定性降低。
因此，需要对现有的用于燃料电池的金属支撑板的制备方法作进一步的改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种消除烧结变形以提高阳极和基体之间结合的用于燃料电池的金属支撑板的制造方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于燃料电池的金属支撑板的制备方法，其特征在于，依次包括有以下步骤：
1)采用不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴基合金、钛合金及铬基合金中的一种；
2)将步骤1)中材料制成金属基板，金属基板的厚度为0.1～3.0mm；
3)在金属基板上开设多个孔隙，多个孔隙的面积占板材总面积的3～70％；
4)将包含有孔隙的金属基板切割成所需要的尺寸；
5)将阳极浆料涂覆在金属基板的上表面上，随后将金属基板未涂覆的下表面搁置在承烧板上，进行干燥，从而在金属基板的上表面形成阳极层；
6)将电解质浆料涂覆在阳极层的上表面上，随后将金属基板未涂覆的下表面搁置在承烧板上，进行干燥，从而在阳极层的上表面形成电解质涂层；
7)将阴极浆料涂覆在电解质涂层的上表面上，随后将金属基板未涂覆的下表面搁置在承烧板上，待干燥后进行烧结，从而在电解质涂层的上表面形成阴极层，从而制成金属支撑板。
优选地，步骤1)中选用不锈钢，所述不锈钢的组分按照质量百分比计，包括以下组分：碳：≤0.06％，镍：0～25％，钼：0～4％，铬：10～30％，铌：0～3％，铝：0～10％，钛：0～3％，硅：0～1％，锰：0～2％，不超过2％的不可避免的杂质，铁：余量。此成分的不锈钢，其热膨胀系数与阳极、电解质等较为匹配。
具体地，步骤5)和步骤6)中均在待干燥之后进行烧结，且步骤5)、步骤6)及步骤7)中的烧结所采用的烧结温度均为1000℃～1350℃，烧结时间均为5～240min，真空度为10- 3Pa～102Pa。
为了防止铬元素的蒸发，向烧结的炉腔中充入102～5×104Pa的氩气。
为了进一步增加阳极层和金属基板的结合紧密性，在步骤7)之后，将具有阳极层、电解质涂层和阴极层的金属支撑板进行烧结，烧结温度1050℃～1400℃，烧结的时间为10～300min。
优选地，在步骤4)和步骤5)之间进行浸蜡处理，即将所需尺寸的金属基板置入蜡类熔体中1～30min，待金属基板中的孔隙中渗入蜡熔体后取出金属基板并进行冷却。如此，通过浸蜡处理，减少金属支撑板的孔隙。
优选地，步骤3)中的孔隙为圆孔，所述圆孔的直径为0.005～0.5mm。
优选地，步骤3)中的孔隙为采用激光或冲压等方式加工。
优选地，所述阳极浆料包含有NiO、丁酮、乙醇、三乙醇胺、淀粉、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚乙二醇PEG及谷氨酸PHT，还包括有氧化钇稳定氧化锆和Sr2-xCaxFe1.5Mo0.5O6-δ(x＝0，0.1，0.3，0.5)中的一种。该材料与金属支撑板之间结合紧密。
优选地，所述电解质浆料包括有丁酮、乙醇、三乙醇胺、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚乙二醇PEG、谷氨酸PHT，还包括有氧化钇稳定氧化锆、LaGaO3基电解质、Ba(Sr)Ce(Ln)O3和CeO2基固体电解质中的一种。这种电解质浆料的热膨胀系数与阳极和阴极的接近，烧结后结合较好。
优选地，所述阴极浆料为Sr2-xCaxFe1.5Mo0.5O6-δ、LSM(La1-xSrxMn03)、LSCF((La，Sr)(Co，Fe)O3)、焦绿石结构的A2Ru2O7－x(A＝Pb，Bi)陶瓷、Ag-YDB复合陶瓷和钙钛矿结构的L型陶瓷中的一种，前述x＝0，0.1，0.3，0.5。这种阴极材料与电解质层结合紧密。
与现有技术相比，本发明的优点在于：该用于燃料电池的金属支撑板的制备方法工艺简单，无需模具即可实现金属支撑板的大批量生产，降低生产成本，提高了生产效率；采用含孔隙的板料作为支撑板，阳极、电解质和阴极的烧结收缩可控，烧结变形可控。与使用无孔隙的金属板材的支撑板相比，密度较低，质量较轻，利于实现轻量化。而无孔隙的金属板材制备的支撑板，需要进行多次涂层处理，成本高昂。上述制备方法消除烧结变形，且提升阳极层和金属基板之间的结合紧密性。另外，通过浸蜡处理，实现对金属基板的孔隙可控，保证燃气方便地通过金属基板。
附图说明
图1为本实施例1的金属基板的孔隙形状示意图；
图2为实施例1的金属支撑板燃料电池结构的剖视图；
图3为实施例1的金属支撑板孔隙照片(低倍)；
图4为实施例1的金属支撑板孔隙照片(高倍)；
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例的用于燃料电池的金属支撑板的制备方法依次包括以下步骤：
1)准备好原料：材料选用434L不锈钢，434L不锈钢按照质量百分比计，包括以下组分：C：0.025％，Cr：17.5％，Mn：0.8％，Si：0.6％，Mo：1.05％，铁：余量；
2)将上述材料轧制成厚度为0.5mm的金属基板4。
3)将金属基板4通过激光切割方式切割成360×360mm大小，采用微孔激光设备在金属基板4上加工直径为0.05mm的微小圆形的孔隙41，孔隙41贯通金属基板4的厚度，金属基板4上的所有孔隙的面积占金属基板4总面积的5％。
4)切割：通过微孔激光设备将步骤3)开设有孔隙41的金属基板4按照所需金属支撑板的大小进行激光切割，切割为120×120mm。
5)阳极层制备：
将阳极浆料通过丝网印刷或浸渍涂敷方法均匀地涂敷在剪裁好的金属基板4的上表面上，随后将金属基板4未涂覆的下表面搁置在承烧板上，进行干燥，从而在金属基板4的上表面形成阳极层2；前述的阳极浆料包括有氧化钇稳定氧化锆YSZ、NiO，丁酮，乙醇，三乙醇胺，淀粉，聚乙烯醇缩丁醛PVB，聚乙二醇PEG和谷氨酸PHT。
6)电解质涂层制备：将配制好的电解质浆料通过丝网印刷或浸渍涂敷方法均匀地涂敷在阳极层2上面，将未涂覆的下表面放置到承烧板上进行干燥烧结，从而在阳极层2的上表面形成有电解质涂层3。前述的电解质浆料包括有氧化钇稳定氧化锆YSZ电解质、丁酮、乙醇、三乙醇胺、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚乙二醇PEG和谷氨酸PHT。
7)阴极层制备：将Sr2-xCaxFe1.5Mo0.5O6-δ(x＝0.1)阴极材料制成的阴极浆料通过丝网印刷或浸渍涂敷方法均匀地涂敷在电解质涂层的上表面上，将未涂覆的下表面放置到承烧板上进行干燥后，从而在电解质涂层3的上表面形成有阴极层1，具体可见图1所示。
8)烧结：将具有阳极层、电解质涂层和阴极层的金属支撑板放置在承烧板之后，一起放置于推杆炉中进行烧结，烧结温度1300℃，烧结的时间为50min，推杆炉中的真空度为10-3Pa，为了防止铬等元素蒸发，返充4×104Pa的氩气。
采用激光加工的板材，平整度好，阳极、电解质与阴极层平整。由本实施例所制备的金属支撑板具体结构参见图3和图4所示。本实施例的支撑板大约是同样厚度的现有的金属支撑板的50％的重量，实现轻量化的目的。
实施例2：
本实施例的用于燃料电池的金属支撑板的制备方法依次包括以下步骤：
1)准备好原料，材料选用430L不锈钢，430L不锈钢按照质量百分比计包括有以下组分：C：0.025％，Cr：16.8％，Mn：0.6％，Si：0.5％，铁：余量；
2)将上述原材料轧制成厚度0.7mm的金属基板4。
3)将金属基板4通过激光切割方式切割为360×360mm，采用微孔激光设备在金属基板4上加工直径为0.15mm的微小圆孔的孔隙41，孔隙41贯通金属基板4的厚度。孔隙41有多个，且所有孔隙41的面积占金属基板4总面积的30％。
4)切割：通过微孔激光加工设备直接将包含孔隙41的金属基板4按照金属支撑板的大小进行激光切割，切割为120×120mm。
5)阳极层制备：将阳极浆料通过丝网印刷或浸渍涂敷方法均匀地涂敷在剪裁好的金属基板4的上表面上，随后将金属基板4未涂覆的下表面搁置在承烧板上，并在干燥后进行烧结，烧结温度1300℃，烧结的时间为30分钟，烧结气氛为高纯氢与氩气的混合气体，其中氩气的体积比为30％，从而在金属基板4的上表面形成阳极层2；前述的阳极浆料包括有氧化钇稳定氧化锆YSZ、NiO，丁酮，乙醇，三乙醇胺，淀粉，聚乙烯醇缩丁醛PVB，聚乙二醇PEG和谷氨酸PHT。
6)电解质涂层制备：将配制好的电解质浆料通过丝网印刷或浸渍涂敷方法均匀地涂敷在阳极层2上面，将未涂覆的下表面放置到承烧板上进行干燥，待干燥后一起放置于推杆炉中进行烧结，烧结温度为1250℃，烧结的时间为30分钟，烧结气氛为高纯氢与氩气的混合气体，其中氩气的体积比为30％，从而在阳极层2的上表面形成有电解质涂层3。前述的电解质浆料包括有氧化钇稳定氧化锆YSZ电解质、丁酮、乙醇、三乙醇胺、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚乙二醇PEG和谷氨酸PHT。
7)阴极层制备：将Sr2-xCaxFe1.5Mo0.5O6-δ(x＝0)阴极材料制成的阴极浆料通过丝网印刷或浸渍涂敷方法均匀地涂敷在电解质涂层的上表面上，将未涂覆的下表面放置到承烧板上进行干燥后，一起置于推杆炉中进行烧结，烧结温度为1220℃，烧结的时间为30分钟，烧结气氛为高纯氢与氩气的混合气体，其中氩气的体积比为30％，从而在电解质涂层3的上表面形成有阴极层1。本实施例的支撑板大约是同样厚度的现有的金属支撑板的50％的重量，实现轻量化的目的。
实施例3：
本实施例的用于燃料电池的金属支撑板的制备方法依次包括以下步骤：
1)准备好原料，材料选用316L不锈钢，316L不锈钢按照质量百分比计，包括以下组分：C：0.03％，Cr：17.8％，Ni：12.5％，Mn：1.2％，Si：0.8％，Mo：2.48％，铁：余量；
2)将上述原材料轧制成厚度1.0mm的金属基板4。
3)将金属基板4通过激光切割方式切割成360×360mm大小，采用微孔激光设备在金属基板4上加工多个边长均为0.20mm的正方形的孔隙41，孔隙41贯通金属基板4的厚度，金属基板4上的所有孔隙41的面积占金属基板4总面积的40％。
4)切割：通过微孔激光设备将步骤3)的金属基板4按照所需金属支撑板的大小进行激光切割，切割为120×120mm。
5)阳极层制备：
将阳极浆料通过丝网印刷或浸渍涂敷方法均匀地涂敷在剪裁好的金属基板4的上表面上，随后将金属基板4未涂覆的下表面搁置在承烧板上，进行干燥，从而在金属基板4的上表面形成阳极层2；前述的阳极浆料包括有氧化钇稳定氧化锆YSZ、NiO，丁酮，乙醇，三乙醇胺，淀粉，聚乙烯醇缩丁醛PVB，聚乙二醇PEG和谷氨酸PHT。
6)电解质涂层制备：将配制好的电解质浆料通过丝网印刷或浸渍涂敷方法均匀地涂敷在阳极层2上面，将未涂覆的下表面放置到承烧板上进行干燥，从而在阳极层2的上表面形成有电解质涂层3。前述的电解质浆料包括有LaGaO3基电解质、丁酮、乙醇、三乙醇胺、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚乙二醇PEG和谷氨酸PHT。
7)阴极层制备：将Sr2-xCaxFe1.5Mo0.5O6-δ，x＝0.5，阴极材料制成的阴极浆料通过丝网印刷或浸渍涂敷方法均匀地涂敷在电解质涂层的上表面上，将未涂覆的下表面放置到承烧板上进行干燥后，从而在电解质涂层3的上表面形成有阴极层1。
8)烧结：将具有阳极层、电解质涂层和阴极层的金属支撑板放置在承烧板之后，一起放置于推杆炉中进行烧结，烧结温度1300℃，烧结的时间为50min，推杆炉中的真空度为10-3Pa，为了防止铬等元素蒸发，返充4×104Pa的氩气。
实施例4：
本实施例的用于燃料电池的金属支撑板的制备方法依次包括以下步骤：
1)准备好原料，材料选用铁铬铝板材，铁铬铝板材按照质量百分比计包括以下组分：C：0.06％，Cr：21.1％，Mn：0.9％，Si：0.3％，Al：4.79％，铁：余量；
2)将上述原材料轧制成厚度0.3mm的金属基板4。
3)将金属基板4通过激光切割方式切割成360×360mm大小，采用微孔激光设备在金属基板4上加工多个边长均为0.25mm且呈三角形的孔隙41，孔隙41贯通金属基板4的厚度，金属基板4上的所有孔隙的面积占金属基板4总面积的40％。
4)切割：通过微孔激光设备将步骤3)的金属基板4按照所需金属支撑板的大小进行激光切割，切割为120×120mm。
5)阳极层制备：
将阳极浆料通过丝网印刷或浸渍涂敷方法均匀地涂敷在剪裁好的金属基板4的上表面上，随后将金属基板4未涂覆的下表面搁置在承烧板上，进行干燥，从而在金属基板4的上表面形成阳极层2；前述的阳极浆料包括有氧化钇稳定氧化锆YSZ、NiO，丁酮，乙醇，三乙醇胺，淀粉，聚乙烯醇缩丁醛PVB，聚乙二醇PEG和谷氨酸PHT。
6)电解质涂层制备：将配制好的电解质浆料通过丝网印刷或浸渍涂敷方法均匀地涂敷在阳极层2上面，将未涂覆的下表面放置到承烧板上进行干燥烧结，从而在阳极层2的上表面形成有电解质涂层3。前述的电解质浆料包括有氧化钇稳定氧化锆YSZ电解质、丁酮、乙醇、三乙醇胺、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚乙二醇PEG和谷氨酸PHT。
7)阴极层制备：将Sr2-xCaxFe1.5Mo0.5O6-δ(x＝0.3)阴极材料制成的阴极浆料通过丝网印刷或浸渍涂敷方法均匀地涂敷在电解质涂层的上表面上，将未涂覆的下表面放置到承烧板上进行干燥后，从而在电解质涂层3的上表面形成有阴极层1。
8)烧结：将具有阳极层、电解质涂层和阴极层的金属支撑板放置在承烧板之后，一起放置于推杆炉中进行烧结，烧结温度1300℃，烧结的时间为50min，推杆炉中的真空度为10-3Pa，为了防止铬等元素蒸发，返充4×104Pa的氩气。
实施例5：
本实施例与上述实施例1的区别仅在于：1、步骤1)所采用的原料不同，具体地，按照质量百分比计，不锈钢包括有以下组分：C：0.025％，Ni：25％，Cr：10％，Si：1％，Nb：3％，Al：10％，Ti：3％，铁：余量。
2、步骤8)中的烧结参数不同，具体地，烧结温度为1050℃，烧结时间为300min。
3、步骤6)中的电解质浆料不同，具体地，电解质浆料包括有Ba(Sr)Ce(Ln)O3电解质、丁酮、乙醇、三乙醇胺、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚乙二醇PEG和谷氨酸PHT。
4、阴极浆料不同，具体地，采用LSCF((La，Sr)(Co，Fe)O3)制成的阴极浆料。
5、阳极浆料不同，具体地，Sr2-xCaxFe1.5Mo0.5O6-δ，x＝0.5，NiO，丁酮，乙醇，三乙醇胺，淀粉，聚乙烯醇缩丁醛PVB，聚乙二醇PEG和谷氨酸PHT。
实施例6：
本实施例与上述实施例1的区别仅在于：1、步骤1)所采用的原料不同，具体采用耐热钢，按照质量百分比计，耐热钢包括有以下组分：C：0.025％，Mo：4％，Cr：30％，Nb：1％，Ti：2％，Mn：2％，铁：余量。
2、步骤8)中的烧结参数不同，具体地，烧结温度为1300℃，烧结时间为10min。
3、步骤6)中的电解质浆料不同，具体地，电解质浆料包括有CeO2基电解质、丁酮、乙醇、三乙醇胺、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚乙二醇PEG和谷氨酸PHT。
4、阴极浆料不同，具体地，采用复合陶瓷和钙钛矿结构的L型陶瓷中的一种制成的浆料。
阳极浆料不同，具体地，Sr2-xCaxFe1.5Mo0.5O6-δ，x＝0.3，NiO，丁酮，乙醇，三乙醇胺，淀粉，聚乙烯醇缩丁醛PVB，聚乙二醇PEG和谷氨酸PHT。此外，还可以采用x＝0.1和x＝0的Sr2-xCaxFe1.5Mo0.5O6-δ。
此外，还可以用镍基合金、钴基合金、钛合金、铬基合金的一种替换不锈钢。
上述各实施例的承烧板在烧结加热冷却时不易变形和开裂。此外，阴极浆料还可以采用LSM(La1-xSrxMn03)、焦绿石结构的A2Ru2O7－x(A＝Pb，Bi)陶瓷，其中，x＝0，0.1，0.3，0.5。
实施例7：
本实施例的用于燃料电池的金属支撑板的制备方法依次包括以下步骤：
1)准备好原料，材料选用316L不锈钢，316L不锈钢按照质量百分比计，包括以下组分：C：0.03％，Cr：17.8％，Ni：12.5％，Mn：1.2％，Si：0.8％，Mo：2.48％，铁：余量；
2)将上述原材料轧制成厚度0.3mm的金属基板4。
3)将金属基板4通过激光切割方式切割成360×360mm大小，采用冲压设备在金属基板4上加工多个直径均为0.20mm的圆形的孔隙41，孔隙41贯通金属基板4的厚度，金属基板4上的所有孔隙41的面积占金属基板4总面积的20％。
4)切割：通过微孔激光设备将步骤3)的金属基板4按照所需金属支撑板的大小进行激光切割，切割为120×120mm。
5)阳极层制备：
将阳极浆料通过丝网印刷或浸渍涂敷方法均匀地涂敷在剪裁好的金属基板4的上表面上，随后将金属基板4未涂覆的下表面搁置在承烧板上，进行干燥，从而在金属基板4的上表面形成阳极层2；前述的阳极浆料包括有氧化钇稳定氧化锆YSZ、NiO，丁酮，乙醇，三乙醇胺，淀粉，聚乙烯醇缩丁醛PVB，聚乙二醇PEG和谷氨酸PHT。
6)电解质涂层制备：将配制好的电解质浆料通过丝网印刷或浸渍涂敷方法均匀地涂敷在阳极层2上面，将未涂覆的下表面放置到承烧板上进行干燥，从而在阳极层2的上表面形成有电解质涂层3。前述的电解质浆料包括有LaGaO3基电解质、丁酮、乙醇、三乙醇胺、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚乙二醇PEG和谷氨酸PHT。
7)阴极层制备：将Sr2-xCaxFe1.5Mo0.5O6-δ，x＝0.5，阴极材料制成的阴极浆料通过丝网印刷或浸渍涂敷方法均匀地涂敷在电解质涂层的上表面上，将未涂覆的下表面放置到承烧板上进行干燥后，从而在电解质涂层3的上表面形成有阴极层1。
8)烧结：将具有阳极层、电解质涂层和阴极层的金属支撑板放置在承烧板之后，一起放置于推杆炉中进行烧结，烧结温度1300℃，烧结的时间为50min，推杆炉中的真空度为10-3Pa，为了防止铬等元素蒸发，返充4×104Pa的氩气。
Claims (10)
1.一种用于燃料电池的金属支撑板的制备方法，其特征在于，依次包括有以下步骤：
1)采用不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴基合金、钛合金及铬基合金中的一种；
2)将步骤1)中材料制成金属基板；
3)在金属基板上开设有多个孔隙，孔隙贯通金属基板的厚度，多个孔隙的面积占板材总面积的3～70％；
4)将包含有孔隙的金属基板切割成所需要的尺寸；
5)将阳极浆料涂覆在金属基板的上表面上，随后将金属基板未涂覆的下表面搁置在承烧板上，进行干燥，从而在金属基板的上表面形成阳极层；
6)将电解质浆料涂覆在阳极层的上表面上，随后将金属基板未涂覆的下表面搁置在承烧板上，进行干燥，从而在阳极层的上表面形成电解质涂层；
7)将阴极浆料涂覆在电解质涂层的上表面上，随后将金属基板未涂覆的下表面搁置在承烧板上，待干燥后进行烧结，从而在电解质涂层的上表面形成阴极层，从而制成金属支撑板。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中选用不锈钢，所述不锈钢的组分按照质量百分比计，包括以下组分：碳：≤0.06％，镍：0～25％，钼：0～4％，铬：10～30％，铌：0～3％，铝：0～10％，钛：0～3％，硅：0～1％，锰：0～2％，不超过2％的不可避免的杂质，铁：余量。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤5)和步骤6)中均在待干燥之后进行烧结，且步骤5)、步骤6)及步骤7)中的烧结所采用的烧结温度均为1000℃～1350℃，烧结时间均为5～240min，真空度为10-3Pa～102Pa。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：向烧结的炉腔中充入102～5×104Pa的氩气。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤7)之后，将具有阳极层、电解质涂层和阴极层的金属支撑板进行烧结，烧结温度1050℃～1400℃，烧结的时间为10～300min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤4)和步骤5)之间进行浸蜡处理，即将所需尺寸的金属基板置入蜡类熔体中1～30min，待金属基板中的孔隙中渗入蜡熔体后取出金属基板并进行冷却。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中的孔隙为圆孔，所述圆孔的直径为0.005～0.5mm。
8.根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述阳极浆料包含有NiO、丁酮、乙醇、三乙醇胺、淀粉、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚乙二醇PEG及谷氨酸PHT，还包括有氧化钇稳定氧化锆和Sr2-xCaxFe1.5Mo0.5O6-δ(x＝0，0.1，0.3，0.5)中的一种。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述电解质浆料包括有丁酮、乙醇、三乙醇胺、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚乙二醇PEG、谷氨酸PHT，还包括有氧化钇稳定氧化锆、LaGaO3基电解质、Ba(Sr)Ce(Ln)O3和CeO2基固体电解质中的一种。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述阴极浆料为Sr2- xCaxFe1.5Mo0.5O6-δ、LSM(La1-xSrxMn03)、LSCF((La，Sr)(Co，Fe)O3)、焦绿石结构的A2Ru2O7－x(A＝Pb，Bi)陶瓷、Ag-YDB复合陶瓷和钙钛矿结构的L型陶瓷中的一种，前述x＝0，0.1，0.3，0.5。
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