CN114142046A - 用于燃料电池的金属支撑板的制造方法 - Google Patents

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CN114142046A CN202111388849.7A CN202111388849A CN114142046A CN 114142046 A CN114142046 A CN 114142046A CN 202111388849 A CN202111388849 A CN 202111388849A CN 114142046 A CN114142046 A CN 114142046A
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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造方法，依次包括有以下步骤：1)采用金属粉末和金属丝网，金属丝网的材质为变形高温合金或不锈钢；2)将步骤1)中的金属粉末进行筛分，选取粉末粒度为10～500μm；3)至少放置一组金属丝网和金属粉末，每组中，金属丝网和金属粉末自下向上布置；4)烧结；5)压平；6)裁剪；7)在金属基板的上表面形成阳极层；8)在阳极层的上表面形成电解质涂层；9)在电解质涂层的上表面形成阴极层，从而制成金属支撑板。采用含有金属网和金属粉末的金属连接板，烧结收缩小，且共烧结后形成烧结钢‑钢材料，强度高。

Description

用于燃料电池的金属支撑板的制造方法
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造方法。
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。
目前的金属支撑型固体氧化物燃料电池如本申请人在先申请的中国发明专利申请《一种用于燃料电池的金属支撑板的制造方法》，其专利申请号为CN202110297120.2(申请公布号为CN113054215A)公开了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)采用烧结不锈钢、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)中粉末进行筛分，选取粉末粒度为13～250um；3)将粉末放置在量器的内孔中，去除多余粉末后，放置在承烧板上；4)将放置有量器的承烧板进行烧结；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。但是上述方法所制备出的金属支撑板的强度相对较低，无法满足抗拉强度为80MPa以上的需求。
因此，需要对现有的用于燃料电池的金属支撑板的制造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，提供一种用于燃料电池的金属支撑板的制造方法，使所制备的金属支撑板强度较高。
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造方法，其特征在于，依次包括有以下步骤：1)采用金属粉末和目数为20目～1000目的金属丝网，金属丝网的材质为变形高温合金或不锈钢；
2)将步骤1)中的金属粉末进行筛分，选取粉末粒度为10～500μm；
3)至少放置一组金属丝网和金属粉末，每组中，金属丝网和金属粉末自下向上布置；
4)烧结：将放置有量器的承烧板进行烧结，得到金属基板的烧结坯；
5)压平：采用压制或者轧制，使烧结坯达到金属基板的目标尺寸；
6)裁剪；
7)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，并进行干燥，从而在金属基板的上表面形成阳极层；
8)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，并进行干燥，从而在阳极层的上表面形成电解质涂层；
9)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，并进行干燥并烧结，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，所述不锈钢为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和耐热型不锈钢中的一种。
优选地，所述金属粉末为不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴基合金、钛合金、铬基合金中的一种粉体。
进一步优选，在步骤4)中，将金属基板放置在承烧板上进行烧结，烧结温度为1000℃～1500℃，烧结的时间为5～240min，真空度为10-3Pa～102Pa。烧结后金属支撑体有较高的强度，同时阳极与金属支撑体之间结合紧密。阳极、电解质和阴极进行共烧结，可以提升生产效率，降低生产成本，改善金属支撑板-阳极-电解质-阴极的三个界面结合状态。
优选地，在步骤8)、步骤9)和步骤10)中在干燥后均进行烧结，步骤8)中的烧结和步骤9)中的烧结所采用的烧结温度均为1050℃～1400℃，烧结时间均为10～300min，步骤10)中的烧结所采用的烧结温度为800℃～1200℃，烧结时间为5～300min，真空度为10-3Pa～102Pa。
优选地，在步骤5)和步骤6)之间或者在步骤6)和步骤7)之间进行浸蜡处理，即将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。如此获得较为平整的金属支撑板，且通过浸蜡处理，减少金属支撑板的孔隙。
优选地，所述金属粉末为不锈钢粉末，按照质量百分比计，该不锈钢粉末包括有以下组分：碳：＜0.03％，镍：0～25％，钼：0～4％，铬：10～30％，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。
优选地，所述高温合金按照质量百分比计，包括以下组分：C：0～0.15％，Cr：14～35％，Mo：0～10％，W：0～16％，Al：0～2.2％，Ti：0～3.0％，Fe：0～5％，不可避免的杂质：小于2％，镍：余量。
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中的一种，其中，x＝0，0.1，0.3，0.5。利于发生电池反应。
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：该金属支撑板采用含有金属网和金属粉末的金属连接板，烧结收缩小，且共烧结后形成烧结钢-钢材料，强度高，同时可利用金属粉体调整金属丝网的孔径，有利于参与燃料电池反应的气体通过金属支撑板，采用金属网强化烧结金属的方式，强度比同样孔隙率的烧结金属提升20％以上。烧结时由于承烧板的支撑作用并且金属支撑板的烧结收缩与阳极材料基本接近消除烧结变形，且提升阳极层和金属基板之间的结合紧密性。与使用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。另外，无需粘结剂以及涂覆处理。上述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。
附图说明
图1为金属支撑板燃料电池结构剖视图；
图2为实施例1中金属丝网的孔隙形貌；
图3为实施例1中金属丝网与不锈钢粉体共烧结的形貌；
图4为实施例1中烧结后的金属丝网一侧的孔隙形貌；
图5为实施例1中烧结后的金属丝网与不锈钢粉体烧结后截面的孔隙形貌。
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：
如图1至图5所示，为本发明的第1个优选实施例。
本实施例用于燃料电池的金属支撑板的制造方法依次包括有以下步骤：
1)准备好原料，金属粉末选用434L不锈钢粉末，按照质量百分比计，该434L不锈钢粉末包括以下组分：C：0.025％，Cr：17.5％，Mn：0.8％，Si：0.6％，Mo：1.05％；金属网采用700目的304不锈钢丝网，尺寸为120×120mm，其中，不锈钢丝网的孔隙形貌如图2所示；
2)将上述金属粉末筛分，粒度范围150目～200目(75μm～106μm)，粉末松装密度2.35g/cm3；
3)将步骤1)的金属丝网放入量器内孔的底部，再将步骤2)的粉末倒入量器中，除去多余的粉体；前述量器内腔尺寸为120×120mm，厚度为1.2mm；
4)烧结：承烧板为含95％氧化铝的陶瓷，将放置有步骤3)的量器的承烧板在烧结温度为1250℃，烧结时间为120min下进行烧结，烧结气氛为真空返充3×104Pa的氩气，烧结后取出烧结坯；
5)压平：将烧结后的烧结坯放置到两平整的模板之间，施加压力，将烧结坯的高度压到0.65mm，压制后密度为4.5g/cm3；
6)裁剪，将烧结坯进行裁剪，得到所需尺寸的金属基板；剪裁可以使用激光、剪床、冲床等进行裁剪；
7)将阳极浆料涂覆在金属基板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；
8)将电解质浆料涂覆在阳极层2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，并进行干燥，从而在阳极层2的上表面形成电解质涂层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；
9)将阴极浆料Sr2-xCaxFe1.5Mo0.5O6-δ，x＝0.1，涂覆在电解质涂层3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，并进行干燥并烧结，从而在电解质涂层3的上表面形成阴极层1，从而制成金属支撑板。
图3为实施例1中金属丝网与不锈钢粉体共烧结的形貌；图4为实施例1中烧结后的金属丝网一侧的孔隙形貌；图5为实施例1中烧结后的金属丝网与不锈钢粉体烧结后截面的孔隙形貌。从图3到图5可以看出，粉体颗粒之间、粉体与丝网之间、丝网的丝与丝之间都形成了良好的烧结颈，从而金属支撑板的强度得以提升。
本实施例烧结后室温金属支撑板的抗拉强度116MPa，支撑板的平面度0.25mm。而使用与本实施例同样材料的金属粉末的抗拉强度不超过70MPa，平面度在0.5mm以上。因此，本实施例所制备的金属支撑板的抗拉强度更高。
实施例2：
本实施例与上述实施例1的区别仅在于：选用的金属粉末和金属丝网不同，具体地，金属粉末为316L不锈钢粉末。按照质量百分比计，该316L不锈钢粉末包括以下组分：C：0.025％，Cr：17.3％，Mn：1.1％，Si：0.7％，Mo：2.55％；金属网采用500目的434不锈钢丝网；
步骤2)中，筛分后的金属粉末的粒度范围100目～150目(106～150μm)，粉末松装密度2.55g/cm3；
步骤4)中烧结的烧结温度为1230℃，烧结时间为30min，烧结气氛为80％的氢气+20％氩气；
步骤5)中，将烧结坯的高度压到0.75mm，压制后密度为4.7g/cm3；
在步骤5)和步骤6)之间进行浸蜡处理，将烧结坯浸入石蜡熔体3分钟后取出并刮去高于金属基板平面的多余石蜡。
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及谷氨酸PHT。前述的电解质浆料包括有氧化钇稳定氧化锆电解质、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。阴极材料为Sr2-xCaxFe1.5Mo0.5O6-δ(x＝0.5)。
本实施例的烧结后室温金属支撑板的抗拉强度128MPa，支撑板的平面度0.30mm。而使用与本实施例同样材料的金属粉末的抗拉强度不超过70MPa，平面度在0.45mm以上。因此，本实施例所制备的金属支撑板的抗拉强度更高。
实施例3：
本实施例与上述实施例1的区别仅在于：选用的金属粉末和金属丝网不同，具体地，金属粉末为430L不锈钢粉末，按照质量百分比计，该430L不锈钢粉末包括有以下组分：C：0.021％，Cr：17.1％，Mn：0.7％，Si：0.4％；金属网采用600目的FeCrAl耐热钢丝网；
步骤2)中，筛分后的金属粉末的粒度范围200目～250目，粉末松装密度2.25g/cm3；
步骤3)中，在量器内放置金属丝网，随后放置上述金属粉末，金属粉末的高度为0.6mm后，再依次交替放置金属丝网和金属粉末，此次金属粉末的高度为1.2mm，除去多余的粉体；
步骤4)中烧结的烧结温度为1260℃，烧结时间为30min，烧结气氛为100％氢气；
在步骤5)和步骤6)之间进行浸蜡处理，将烧结坯浸入石蜡熔体3分钟后取出并刮去高于金属基板平面的多余石蜡。
前述的阳极浆料包括有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及谷氨酸PHT。前述的电解质浆料包括有CeO2基固体电解质、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。阴极材料为Sr2-xCaxFe1.5Mo0.5O6-δ(x＝0.3)。
本实施例中的金属基板具有较高的抗拉强度。
实施例4：
本实施例与上述实施例1的区别仅在于：选用的金属粉末和金属丝网不同，具体地，金属粉末为GH1140粉末，按照质量百分比计，该GH1140粉末包括有以下组分：C：0.08％，Cr：22.1％，Mn：0.5％，Si：0.4％，Mo：2.3％，Ni：38.0％，W：1.5％，Al：0.45％，Ti：1.0％，Fe：余量；金属丝网为500目的FeCrAl耐热钢丝网；
步骤2)中，筛分后的金属粉末的粒度范围150目～200目，粉末松装密度2.35g/cm3；
步骤3)中，在量器内放置金属丝网，随后放置上述金属粉末，金属粉末的高度为1.2mm除去多余的粉体；
步骤4)中烧结的烧结温度为1290℃，烧结时间为60min，烧结气氛为100％氢气；
步骤5)中，将烧结坯的高度压到0.75mm，压制后密度为4.85g/cm3；
在步骤5)和步骤6)之间进行浸蜡处理，将烧结坯浸入石蜡熔体3分钟后取出并刮去高于金属基板平面的多余石蜡。
前述的阳极浆料包括有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及谷氨酸PHT。前述的电解质浆料包括有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。
本实施例中的金属基板具有较高的抗拉强度。
实施例5：
本实施例与上述实施例1的区别仅在于：选用的金属粉末和金属丝网不同，具体地，选用的金属粉末和金属丝网不同，具体地，金属粉末为GH4033粉末，按照质量百分比计，该GH4033粉末包括有以下组分：C：0.05％，Cr：21.21％，Mn：0.35％，Si：0.35％，Fe：3.5％，Al：0.95％，Ti：2.7％，Ni：余量；金属丝网，采用325目的FeCrAl耐热钢丝网；
步骤2)中，筛分后的金属粉末的粒度范围325目～400目，粉末松装密度2.15g/cm3；
步骤3)中，在量器内放置金属丝网，随后放置上述金属粉末，金属粉末的高度为1.2mm除去多余的粉体；
步骤4)中烧结的烧结温度为1310℃，烧结时间为80min，烧结气氛为100％氢气；
步骤5)中，将烧结坯的高度压到0.75mm，压制后密度为4.55g/cm3；
在步骤5)和步骤6)之间进行浸蜡处理，将烧结坯浸入石蜡熔体3分钟后取出并刮去高于金属基板平面的多余石蜡。
本实施例中的金属基板具有较高的抗拉强度。
实施例6：
本实施例与上述实施例1的区别仅在于：金属粉末采用430L不锈钢粉末，按照质量百分比计，该不锈钢粉末包括有以下组分：碳：0.02％，镍：12％，钼：4％，铬：10％，锰：2％，不超过2％的不可避免的杂质，铁：余量。
步骤4)中烧结的烧结温度为1000℃，烧结时间为240min；
步骤5)中的压平采用轧制机进行轧制，轧制后的厚度为0.65mm；
在步骤5)、步骤6)和步骤7)中在干燥后均进行烧结，步骤5)中的烧结和步骤6)中的烧结所采用的烧结温度均为1050℃，烧结时间均为10min，步骤7)中的烧结所采用的烧结温度为800℃℃，烧结时间为5min，真空度为10-3Pa。
实施例7：
本实施例与上述实施例1的区别仅在于：金属粉末采用430L不锈钢粉末，按照质量百分比计，该不锈钢粉末包括有以下组分：碳：0.01％，镍：25％，钼：4％，铬：30％，硅：1％，不超过2％的不可避免的杂质，铁：余量。金属丝网采用20目的高温合金(GH4037)丝网，高温合金丝网按照质量比分比计，包括有以下组分：C：0.07％，Cr：21％，Mo：3％，W：6％，Al：2.2％，Ti：2.5％，Fe：5％，不可避免的杂质：小于2％，镍：余量。
步骤4)中烧结的烧结温度为1500℃，烧结时间为5min；为了防止铬等元素蒸发，可以返充5×104Pa的氩气。
在步骤5)、步骤6)和步骤7)中在干燥后均进行烧结，步骤5)中的烧结和步骤6)中的烧结所采用的烧结温度均为1400℃，烧结时间均为300min，步骤7)中的烧结所采用的烧结温度为1200℃，烧结时间为300min，真空度为102Pa。
实施例8：
本实施例的高温合金丝网采用(GH4033)按照质量百分比计，包括以下组分：C：0.06％，Cr：20％，Al：0.7％，Ti：2.6％，Fe：2％，不可避免的杂质：小于2％，镍：余量。前述的高温合金为1000目。金属粉末采用镍基合金、钴基合金、钛合金、铬基合金中的一种粉体。
本实施例与上述实施例1的区别仅在于：在步骤5)、步骤6)和步骤7)中在干燥后均进行烧结，步骤5)中的烧结和步骤6)中的烧结所采用的烧结温度均为1200℃，烧结时间均为50min，步骤7)中的烧结所采用的烧结温度为900℃，烧结时间为60min，真空度为102Pa。
上述实施例中，步骤3)中，在量器内可放置至少两组金属丝网和金属粉末，两组下向上依次布置(即金属丝网和金属粉末自下向上交替放置)，每组中的金属丝网可采用相同的材质，或者不同的材质，除去多余的粉体。
实施例9：
本实施例的高温合金丝网，按照质量百分比计，包括以下组分：C：0.15％，Cr：14％，W：16％，Al：0.7％，Ti：3.0％，Fe：2％，不可避免的杂质：小于2％，镍：余量。前述的高温合金为1000目。金属粉末采用钴基合金。
实施例10：
本实施例的高温合金丝网，按照质量百分比计，包括以下组分：C：0.15％，Cr：35％，Mo：10％，Al：0.7％，Ti：3.0％，Fe：5％，不可避免的杂质：小于2％，镍：余量。前述的高温合金为1000目。金属粉末采用镍基合金、钴基合金、钛合金、铬基合金中的一种粉体。
另外，根据金属支撑板的大小和烧结收缩率设计粉末量器。量器内孔的形状最好比支撑板目标尺寸大，该量器为现有的量器，本实施例中不详细赘述；即当金属支撑板的面积为S1，量器的内孔面积为S2，S1＝(1.01～1.5)S2。量器通常采用通孔式量器和有底量器。
当采用通孔式量器时，将金属丝网和金属粉末依次交替放置到通孔式量器中，金属丝网层有1～100层，将高于粉末量器的粉末用刮平板除去，取出粉末量器。每次放入金属粉末后推平后再放置金属丝网。
当采用有底的量器，将金属丝网和金属粉末依次交替放置到通孔式量器中，金属丝网层有1～100层，将高于粉末量器的粉末用刮平板除去粉末倒入量器中，最后将承烧板盖在包含粉末的粉末量器的顶部上，连同承烧板与量器翻转180°，取出粉末量器。上述金属丝网与金属粉末交替排列，不同层的丝网材料和目数可以为相同也可以不同。

Claims (10)

1.一种用于燃料电池的金属支撑板的制造方法，其特征在于，依次包括有以下步骤：1)采用金属粉末和目数为20目～1000目的金属丝网，金属丝网的材质为变形高温合金或不锈钢；
2)将步骤1)中的金属粉末进行筛分，选取粉末粒度为10～500μm；
3)至少放置一组金属丝网和金属粉末，每组中，金属丝网和金属粉末自下向上布置；
4)烧结：将放置有量器的承烧板进行烧结，得到金属基板的烧结坯；
5)压平：采用压制或者轧制，使烧结坯达到金属基板的目标尺寸；
6)裁剪；
7)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，并进行干燥，从而在金属基板的上表面形成阳极层；
8)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，并进行干燥，从而在阳极层的上表面形成电解质涂层；
9)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，并进行干燥并烧结，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所述的制造方法，其特征在于：所述不锈钢为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和耐热型不锈钢中的一种。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述金属粉末为不锈钢、耐热钢、镍基合金、钴基合金、钛合金、铬基合金中的一种粉体。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤4)中，将金属基板放置在承烧板上进行烧结，烧结温度为1000℃～1500℃，烧结的时间为5～240min，真空度为10-3Pa～102Pa。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤8)、步骤9)和步骤10)中在干燥后均进行烧结，步骤8)中的烧结和步骤9)中的烧结所采用的烧结温度均为1050℃～1400℃，烧结时间均为10～300min，步骤10)中的烧结所采用的烧结温度为800℃～1200℃，烧结时间为5～300min，真空度为10-3Pa～102Pa。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤5)和步骤6)之间或者在步骤6)和步骤7)之间进行浸蜡处理，即将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所述的制造方法，其特征在于：所述金属粉末为不锈钢粉末，按照质量百分比计，该不锈钢粉末包括有以下组分：碳：＜0.03％，镍：0～25％，钼：0～4％，铬：10～30％，硅：0～1％，锰：0～2％，不超过2％的不可避免的杂质，铁：余量。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述高温合金按照质量百分比计，包括以下组分：C：0～0.15％，Cr：14～35％，Mo：0～10％，W：0～16％，Al：0～2.2％，Ti：0～3.0％，Fe：0～5％，不可避免的杂质：小于2％，镍：余量。
9.根据权利要求1所述的制造方法，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中的一种，其中，x＝0，0.1，0.3，0.5。
10.根据权利要求9所述的制造方法，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。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1311696A (fr) * 1961-01-23 1962-12-07 Leesona Corp Perfectionnement aux piles à combustible
JPS5659466A (en) * 1979-10-19 1981-05-22 Hitachi Ltd Electrode for fuel battery using acidic electrolyte
JPS61224272A (ja) * 1985-03-27 1986-10-04 Hitachi Zosen Corp 溶融炭酸塩燃料電池用電極
JPH10172590A (ja) * 1996-12-12 1998-06-26 Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd 固体電解質型燃料電池
JP2000100446A (ja) * 1998-09-21 2000-04-07 Yuken Kogyo Kk 電池用多孔質電極材料とその製造方法
JP2002298878A (ja) * 2001-03-30 2002-10-11 Mitsubishi Materials Corp 空気極集電体およびその空気極集電体を組み込んだ固体電解質形燃料電池
JP2003097253A (ja) * 2001-09-19 2003-04-03 Hitachi Metals Ltd 多孔質金属複合体、該多孔質金属複合体を用いたｄｐｆ、及び該ｄｐｆを装備するディーゼル排気ガス浄化装置
US20040115503A1 (en) * 2002-04-24 2004-06-17 The Regents Of The University Of California Planar electrochemical device assembly
US20060154135A1 (en) * 2005-01-07 2006-07-13 Michio Horiuchi Fuel cell
US20080044640A1 (en) * 2005-03-30 2008-02-21 Wang Chen Kuei Y Air cathode having multilayer structure and manufacture method thereof
CN203481322U (zh) * 2013-07-17 2014-03-12 南京大学昆山创新研究院 质子交换膜燃料电池的气体扩散层
CN105965020A (zh) * 2016-05-24 2016-09-28 西北有色金属研究院 一种复合金属多孔板的制备方法
CN113054215A (zh) * 2021-03-19 2021-06-29 东睦新材料集团股份有限公司 一种用于燃料电池的金属支撑板的制造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102258894B (zh) * 2011-05-19 2014-04-23 中国石油化工股份有限公司 一种高效金属复合过滤元件及其制备方法
CN102903945B (zh) * 2012-10-26 2014-11-05 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种制备大尺寸平板式金属支撑型固体氧化物燃料电池的方法
CN113067005A (zh) * 2021-03-19 2021-07-02 东睦新材料集团股份有限公司 一种用于燃料电池的金属支撑板的制备方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1311696A (fr) * 1961-01-23 1962-12-07 Leesona Corp Perfectionnement aux piles à combustible
JPS5659466A (en) * 1979-10-19 1981-05-22 Hitachi Ltd Electrode for fuel battery using acidic electrolyte
JPS61224272A (ja) * 1985-03-27 1986-10-04 Hitachi Zosen Corp 溶融炭酸塩燃料電池用電極
JPH10172590A (ja) * 1996-12-12 1998-06-26 Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd 固体電解質型燃料電池
JP2000100446A (ja) * 1998-09-21 2000-04-07 Yuken Kogyo Kk 電池用多孔質電極材料とその製造方法
JP2002298878A (ja) * 2001-03-30 2002-10-11 Mitsubishi Materials Corp 空気極集電体およびその空気極集電体を組み込んだ固体電解質形燃料電池
JP2003097253A (ja) * 2001-09-19 2003-04-03 Hitachi Metals Ltd 多孔質金属複合体、該多孔質金属複合体を用いたｄｐｆ、及び該ｄｐｆを装備するディーゼル排気ガス浄化装置
US20040115503A1 (en) * 2002-04-24 2004-06-17 The Regents Of The University Of California Planar electrochemical device assembly
US20060154135A1 (en) * 2005-01-07 2006-07-13 Michio Horiuchi Fuel cell
US20080044640A1 (en) * 2005-03-30 2008-02-21 Wang Chen Kuei Y Air cathode having multilayer structure and manufacture method thereof
CN203481322U (zh) * 2013-07-17 2014-03-12 南京大学昆山创新研究院 质子交换膜燃料电池的气体扩散层
CN105965020A (zh) * 2016-05-24 2016-09-28 西北有色金属研究院 一种复合金属多孔板的制备方法
CN113054215A (zh) * 2021-03-19 2021-06-29 东睦新材料集团股份有限公司 一种用于燃料电池的金属支撑板的制造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
E.BITTNER,吕青: "针织金属丝网的广泛应用", 国际纺织导报, no. 06 *
丁启圣: "新型实用过滤技术 第4版", 冶金工业出版社, pages: 795 *

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