CN114678574A - 相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法，其涉及固体氧化物燃料电池领域。其技术方案要点包括向采用相转移法成型的固体氧化物燃料电池的阳极支撑体表面喷涂浆料，使喷涂后的浆料涂层保持湿润，依靠液体的表面张力将粉体压实，来提升堆积密度。本发明使喷涂后的浆料涂层保持湿润，依靠液体的表面张力（或者毛细管力）将粉体压实，来提升堆积密度，之后再进行烧结，即可实现致密，而且能够简化工艺，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及固体氧化物燃料电池领域，更具体地说，它涉及一种相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法。
背景技术
相转移法成型的固体氧化物燃料电池，其陶瓷膜表面被一层有机物和陶瓷粉体的混合物所覆盖，采用工业上常用的流延法或者丝网印刷等方法，会存在涂层无法完全润湿膜表面的情况，导致无法在表面上均匀覆盖。
常规的干法喷涂，通常采用底部加热的方式，使喷涂层迅速干燥。但是由于相转移法成型的固体氧化物燃料电池阳极支撑体固含量低，粉体堆积密度低，有机物含量高，使得干法喷涂的电解质涂层即使在更高的温度下烧结都难以致密。
现有公开号为CN101694882A的中国专利，公开了一种管状陶瓷膜燃料电池的陶瓷膜结构及其制备方法，其包括用浸渍法依次在阳极修饰层上涂制电解质细粉浆料、粗粉浆料，经烧结后，获得粗糙电解质层和致密电解质层。
现有公开号为CN103236548A的中国专利，公开了一种固体氧化物燃料电池的多孔阳极支撑体的制备方法，其包括将阳极支撑体的外表面在浆料悬浮液中浸渍后吹干，然后进行烧结。
但是，采用浸渍法存在难以精确控制涂层厚度的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法，其有利于使得涂层烧结致密，并且工艺简单。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法，包括向采用相转移法成型的固体氧化物燃料电池的阳极支撑体表面喷涂浆料，
使喷涂后的浆料涂层保持湿润，依靠液体的表面张力将粉体压实，来提升堆积密度。
进一步地，使喷涂后的浆料涂层保持湿润，直至自然干燥；
或者，使喷涂后的浆料涂层保持湿润，静置时间大于等于三分钟，然后再通过加热来进行主动干燥。
进一步地，在室温下，向阳极支撑体表面喷涂浆料，且喷涂过程中不采用加热装置对阳极支撑体进行加热。
进一步地，所述浆料包括电解质粉体、溶剂以及成膜助剂；
所述成膜助剂包括聚乙烯吡咯烷酮或者乙基纤维素。
进一步地，所述电解质粉体包括氧化钇掺杂氧化锆、Gd0.1Ce0.9O2、Gd0.2Ce0.8O2、La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-X,或者(ZrO2)0.9 (Sc2O3)0.1。
进一步地，所述溶剂包括有机溶剂，或者有机溶剂与水形成的混合溶剂。
进一步地，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为1万～200万；
优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为4.4万～5.4万。
进一步地，所述溶剂包括乙醇或者松油醇，每30g溶剂，电解质粉体的质量为3g，成膜助剂的质量为0.01g～1g。
进一步地，所述溶剂为乙醇和水的混合液体，其中水的比例为0.01%～50%；
每30g混合液体，电解质粉体的质量为3g，成膜助剂的质量为0.01g～1g；
优选地，水的比例为10%。
进一步地，所述成膜助剂的质量为0.1g。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明使喷涂后的浆料涂层保持湿润，依靠液体的表面张力（或者毛细管力）将粉体压实，来提升堆积密度，之后再进行烧结，即可实现致密；相比于现有的干法喷涂工艺，本实施例中的湿法喷涂工艺能够简化工艺和生产系统，至少可以省去喷涂过程中的加热工序，从而能够降低生产成本；
2、利用聚乙烯吡咯烷酮或者乙基纤维素优异的成膜性能，可以增加涂层对阳极支撑体表面的湿润能力和附着能力，使得涂层能够均匀覆盖阳极支撑体表面，不留下任何空隙，并有利于实现将粉体压实，来提升堆积密度。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例：
一种相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法，其包括向采用相转移法成型的固体氧化物燃料电池的阳极支撑体表面喷涂浆料，本实施例中使喷涂后的浆料涂层保持湿润，依靠液体的表面张力（或者毛细管力）将粉体压实，来提升堆积密度，之后再进行烧结，即可实现致密；相比于现有的干法喷涂工艺，本实施例中的湿法喷涂工艺能够简化工艺和生产系统，至少可以省去喷涂过程中的加热工序，从而能够降低生产成本。
优选地，在室温下，向阳极支撑体表面喷涂浆料，且喷涂过程中不采用加热装置对阳极支撑体进行加热，使喷涂后的浆料涂层保持湿润，依靠液体的表面张力（或者毛细管力）将粉体压实，来提升堆积密度；喷涂完成后，浆料涂层保持湿润的静置时间大于等于3分钟；达到静置时间后，可以继续静置直至自然干燥，或者再通过加热来进行主动干燥，然后再进行烧结，即可使得涂层致密；当然，在其他可选的实施例中，阳极支撑体的喷涂环境可以根据需要进行调整，在此不做限制，能够使喷涂后的浆料涂层保持湿润，依靠液体的表面张力（或者毛细管力）将粉体压实，来提升堆积密度即可。
优选地，本实施例中浆料包括电解质粉体、溶剂以及成膜助剂，成膜助剂包括聚乙烯吡咯烷酮或者乙基纤维素；利用聚乙烯吡咯烷酮或者乙基纤维素优异的成膜性能，可以增加涂层对阳极支撑体表面的湿润能力和附着能力，使得涂层能够均匀覆盖阳极支撑体表面，不留下任何空隙，并有利于实现将粉体压实，来提升堆积密度；聚乙烯吡咯烷酮的分子量为1万～200万，优选地，本实施例中聚乙烯吡咯烷酮的分子量为4.4万～5.4万，简称PVP-K30，其粘接性与采用相转移法成型的固体氧化物燃料电池的阳极支撑体更为匹配；当然，在其他可选的实施例中，成膜助剂还可以用其它具有优异或者较好成膜性能的材料，在此不做限制
具体地，本实施例中电解质粉体包括氧化钇掺杂氧化锆、Gd0.1Ce0.9O2、Gd0.2Ce0.8O2、La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-X,或者(ZrO2)0.9 (Sc2O3)0.1等；溶剂包括有机溶剂，或者有机溶剂与水形成的混合溶剂；有机溶剂包括甲醇、丙醇、异丙醇、乙醇、松油醇或者乙二醇，本实施例中溶剂优选为乙醇、松油醇或者水与乙醇形成的混合液体；若溶剂为乙醇，则每30g乙醇，电解质粉体的质量为3g，聚乙烯吡咯烷酮的质量为0.01g～1g，优选地，聚乙烯吡咯烷酮为0.1g，从而有利于保证烧结后的涂层致密；若溶剂为乙醇和水的混合液体，其中水的比例为0.01%～50%，优选地，水的比例为10%；则每30g混合液体，电解质粉体的质量为3g，聚乙烯吡咯烷酮的质量为0.01g～1g，优选地，聚乙烯吡咯烷酮为0.1g，从而有利于保证烧结后的涂层致密；若溶剂为松油醇，每30g松油醇，电解质粉体的质量为3g，乙基纤维素的质量为0.01g～1g，优选地，乙基纤维素为0.1g，从而有利于保证烧结后的涂层致密。
Claims (10)
1.一种相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法，包括向采用相转移法成型的固体氧化物燃料电池的阳极支撑体表面喷涂浆料，其特征在于：
使喷涂后的浆料涂层保持湿润，依靠液体的表面张力将粉体压实，来提升堆积密度。
2.根据权利要求1所述的相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法，其特征在于：使喷涂后的浆料涂层保持湿润，直至自然干燥；
或者，使喷涂后的浆料涂层保持湿润，静置时间大于等于三分钟，然后再通过加热来进行主动干燥。
3.根据权利要求1所述的相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法，其特征在于：在室温下，向阳极支撑体表面喷涂浆料，且喷涂过程中不采用加热装置对阳极支撑体进行加热。
4.根据权利要求1所述的相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法，其特征在于：所述浆料包括电解质粉体、溶剂以及成膜助剂；
所述成膜助剂包括聚乙烯吡咯烷酮或者乙基纤维素。
5.根据权利要求4所述的相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法，其特征在于：所述电解质粉体包括氧化钇掺杂氧化锆、Gd0.1Ce0.9O2、Gd0.2Ce0.8O2、La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-X,或者(ZrO2)0.9 (Sc2O3)0.1。
6.根据权利要求4所述的相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法，其特征在于：所述溶剂包括有机溶剂，或者有机溶剂与水形成的混合溶剂。
7.根据权利要求4所述的相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法，其特征在于：所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为1万～200万；
优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为4.4万～5.4万。
8.根据权利要求4所述的相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法，其特征在于：所述溶剂包括乙醇或者松油醇，每30g溶剂，电解质粉体的质量为3g，成膜助剂的质量为0.01g～1g。
9.根据权利要求4所述的相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法，其特征在于：所述溶剂为乙醇和水的混合液体，其中水的比例为0.01%～50%；
每30g混合液体，电解质粉体的质量为3g，成膜助剂的质量为0.01g～1g；
优选地，水的比例为10%。
10.根据权利要求8或9所述的相转移法成型固体氧化物燃料电池电解质涂层的喷涂方法，其特征在于：所述成膜助剂的质量为0.1g。
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