CN114956838A - 一种sofc用阳极支撑体制备方法 - Google Patents

一种sofc用阳极支撑体制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114956838A
CN114956838A CN202210625549.4A CN202210625549A CN114956838A CN 114956838 A CN114956838 A CN 114956838A CN 202210625549 A CN202210625549 A CN 202210625549A CN 114956838 A CN114956838 A CN 114956838A
Authority
CN
China
Prior art keywords
support body
slurry
sintering
support
anode
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
CN202210625549.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114956838B (zh
Inventor
徐传伟
赵世凯
马腾飞
陈大明
李洪达
张晓娇
李小勇
梁之会
李�杰
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.)
Shandong Industrial Ceramics Research and Design Institute Co Ltd
Original Assignee
Shandong Industrial Ceramics Research and Design Institute 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 Shandong Industrial Ceramics Research and Design Institute Co Ltd filed Critical Shandong Industrial Ceramics Research and Design Institute Co Ltd
Priority to CN202210625549.4A priority Critical patent/CN114956838B/zh
Publication of CN114956838A publication Critical patent/CN114956838A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114956838B publication Critical patent/CN114956838B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/028—Sealing means characterised by their material
    • H01M8/0282—Inorganic material
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1007—Fuel cells with solid electrolytes with both reactants being gaseous or vaporised
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/661—Multi-step sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/667—Sintering using wave energy, e.g. microwave sintering
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明公开了一种SOFC用阳极支撑体制备方法，其特征在于，包括以下步骤：支撑体坯体的制备，具体包括支撑体料浆的配置、支撑体坯体泥料的制备、支撑体坯体成型；将所述支撑体坯体进行加热排胶；将排胶结束后的支撑体坯体进行快速烧结，即得；所述烧结方式为微波烧结；所述微波烧结温度为1100‑1300℃；所述微波烧结时间为20‑60min。通过微波快速烧结实现了制造小晶粒的阳极支撑体，同时通过排胶与烧结分开控制，避免了排胶以及烧结过程中出现开裂的问题。

Description

一种SOFC用阳极支撑体制备方法
技术领域
本发明涉及固体氧化物燃料电池领域，具体涉及了电极支撑体领域。
背景技术
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将燃料中的化学能直接转化为电能的能源转化装置，固体氧化物燃料电池一般由支撑体、功能层组成，支撑体、或者功能层与金属连接体配合形成电池结构，可以用于便携式电源、热电联供以及大型发电设备，其效率高，无污染，燃料选择范围广，应用前景广阔，是未来氢能产业、电力行业根基型的核心技术之一，它主要由阴极(通常为多孔陶瓷复合氧化物)、阳极(通常为多孔陶瓷金属复合物)和电解质(通常为单相氧化物)组成。通过SOFC可以实现燃料与电力的高效快速转换，是一种重要的低碳能源技术。
阳极支撑体中晶粒大小，对SOFC电池性能有显著的影响，阳极支撑体中晶粒越小，阳极电子和/或离子通过效率越高，SOFC电池性能明显提高；因此SOFC阳极支撑体的制备均采用亚微米甚至纳米级粉体颗粒，因粉体颗粒细小，各种粉体及添加剂极易团聚，导致排胶困难，稍有受热不均极易造成产品开裂；因此对于制造小晶粒的阳极支撑体，需要解决的问题。
发明内容
本发明目的在于，解决了制造小晶粒的阳极支撑体，且不会造成阳极支撑体出现开裂或崩渣现象；提供了一种SOFC用阳极支撑体制备方法，将排胶结束后的支撑体坯体进行快速烧结，所述烧结方式为微波烧结；所述微波烧结温度为1100-1300℃；所述微波烧结时间为20-60min；通过微波快速烧结实现了制造小晶粒的阳极支撑体，同时通过排胶与烧结分开控制，避免了排胶以及烧结过程中出现开裂的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
根据本发明提供了一种SOFC用阳极支撑体制备方法，包括以下步骤：支撑体坯体的制备，具体包括支撑体料浆的配置、支撑体坯体泥料的制备、支撑体坯体成型；将所述支撑体坯体进行加热排胶；将排胶结束后的支撑体坯体进行快速烧结，即得；所述烧结方式为微波烧结；
所述微波烧结温度为1100-1300℃；所述微波烧结时间为20-60min；优选所述微波烧结温度为1100-1150℃；所述微波烧结时间为20-30min；
所述支撑体坯体排胶后合格率大于等于95％；烧结后得到阳极支撑体内晶粒粒径D50为0.6-1.2μm，所述晶粒粒径小，且粒径大小均匀。
本发明相对于现有技术的有益效果在于，通过微波快速烧结，实现支撑体坯体烧结时，通过微波形式将能量直接与分子、离子相互作用，且利用材料的介电损耗使样品直接吸收微波能量从而实现支撑体坯体中阳极粉体颗粒受热升温速率快、升温均匀，因此既实现烧结后支撑体晶粒小，同时避免由于支撑体坯体中阳极粉体由于团聚时导致的烧结后颗粒大小不均匀问题以及有利于避免由于团聚时导致的烧结时出现开裂、变形等问题；
但微波烧结时存在当支撑体坯体中阳极粉体与液体、气孔分布不均匀或者液体含量较多时，出现支撑体坯体在烧结时出现微波传递能量在局部聚集导致支撑体开裂现象；
通过采用支撑体坯体的制备过程中，具体包括支撑体坯体泥料的制备，实现支撑体坯体中液体与阳极粉体分布均匀，且有利于排胶后支撑体坯体气孔分布均匀；
通过将所述支撑体坯体进行加热排胶然后烧结，实现且支撑体坯体在微波烧结时，支撑体坯体内部液体含量极低，同时支撑体坯体中阳极粉体与液体、气孔分布不均匀；从而避免了微波烧结时出现阳极支撑体开裂、变形的问题；得到的阳极支撑体成品率高；
通过微波烧结时间为20-60min，烧结时间短，进一步实现支撑体晶粒小，易得到均匀的细小晶粒显微结的阳极支撑体，从而实现阳极支撑体可提供更多的三相反应界面,进而提高阳极的催化和反应活性；同时有利于实现阳极支撑体内部晶粒以及孔隙分布均匀，避免了NiO颗粒还原后Ni颗粒连接的中断的问题，从而避免了电子传导受限的问题。
进一步的，所述排胶时采用埋烧方式，所述埋烧温度为580-620℃，所述保温时间为3-5h；和/或
所述埋烧过程中，所述支撑体坯体上方、下方以及两侧均铺设5-15mm厚的粉体。
采用上一步技术方案的有益效果在于，通过埋烧可以避免其它加热方式导致的热对流和热辐射在支撑体坯体中传热不均匀问题；即通过埋烧，坯体仅可通过粉体的热传导进行受热，避免了裸烧情况下热辐射、热对流和热传导三种传热方式同时作用于产品而出现的不稳定性，从而实现坯体的均匀受热，有利于排胶均匀；
同时通过所述支撑体坯体上方、下方以及两侧均铺设厚5-15mm的球形粉体，既隔绝了热辐射、热对流直接作用于坯体，同时避免了在580-620℃下支撑体内部有机物等其他挥发物快速挥发时，烟气离开支撑体坯体表面时由于气体压强突然降低导致的支撑体坯体表面损伤问题，提高了支撑体坯体排胶后合格率，且有利于避免厚度过大导致坯体内有机物等其他挥发物在碳化挥发过程中烟气集聚在坯体内部或表面不能及时排出的问题，进而避免由于烟气无法及时排除导致过高的气体分压致使坯体表面鼓泡等质量问题，从而提高了成品率。
进一步的，所述埋烧过程中，铺设的所述粉体为球形氧化锆粉体，所述球形氧化锆粉体粒度D50为5-20μm；优选所述球形氧化锆粉体粒度D50为10-15μm。
采用上一步技术方案的有益效果在于，通过所述粉体为球形氧化锆粉体既避免其它加热方式导致的支撑体坯体受热以及热传导不均匀问题，同时有利于坯体内有机物等其他挥发物在碳化过程中烟气在埋烧粉体中扩散效率；进一步避免由于烟气无法及时排除导致过高的气体分压致使坯体表面鼓泡等质量问题；同时实现了采用埋烧排胶时排胶效率不降低且排胶充分，支撑体坯体排胶后，内部有机物等挥发物残留量达到最低。
进一步的，所述微波烧结过程中，升温到烧结温度的升温速率为(10-30℃)/min；优选所述升温速率为(20-25℃)/min。
采用上一步技术方案的有益效果在于，通过所述升温到烧结温度的升温速率为(10-30℃)/min，进一步有利于烧结后得到的阳极支撑体中晶粒小，提高阳极的催化和反应活性。
进一步的，所述支撑体料浆的配置的具体过程为，将阳极粉体、造孔剂、粘结剂、润滑剂、保水剂、溶剂混合得到支撑体料浆，所述阳极粉体占所述支撑体料浆的质量百分比为70-85％；
所述阳极粉体包括NiO粉体、3YSZ复合粉体；所述NiO粉体与3YSZ复合粉体的质量比为(40％-60％)：60％-40％)。
采用上一步技术方案的有益效果在于，通过阳极粉体占所述支撑体料浆的质量百分比为70-85％，实现支撑体在满足足够的孔隙率的基础上，具有足够的强度，既能实现支撑体的支撑功能，又有利于排胶顺利均匀。
进一步的，所述NiO粉体粒度D50为0.5-1μm；所述3YSZ复合粉体粒度D50为0.3-0.4μm。
采用上一步技术方案的有益效果在于，所述NiO粉体、3YSZ复合粉体粒度有利于生成的阳极支撑体内的晶粒小，从有利于提高提高阳极的催化和反应活性。
进一步的，所述支撑体料浆制备过程中，所述溶剂为水，所述溶剂占所述支撑体料浆的质量百分比为7％-10％；
所述保水剂为甘油、乙二醇中的一种或多种，所述保水剂占所述支撑体料浆的质量百分比为2.5-3.5％。
采用上一步技术方案的有益效果在于，通过保水剂与水的比例优化调整，可将含水率由常规的软塑性挤出或半硬塑挤出成型大于16％以上，降低为10％以内；这样有利于阳极支撑体坯体的快速定型，并有利于干燥产品的质量，减少干燥过程的收缩，进而降低变干燥形变和开裂的风险；同时又由于水添加量减少以及所述甘油、乙二醇分子量大于水分子量，减少了由于水挥发时产生的小孔或闭孔的概率。
所述增塑剂选用纤维素，既可以实现阳极支撑体坯体的强度，又有利于产生有效的大孔，有利于排胶。
进一步的，所述支撑体料浆制备过程中，所述造孔剂为PMMA微球、石墨、淀粉中的一种或多种；
所述造孔剂占所述支撑体料浆的质量百分比为3％-8％；
所述粘结剂为包括纤维素、PVA，所述粘结剂占所述支撑体料浆的质量百分比为2％-4％；
所述润滑剂为硬脂酸盐、聚乙二醇、桐油中的一种或多种，所述润滑剂占所述支撑体料浆的3-5％。
采用上一步技术方案的有益效果在于，采用PMMA微球、石墨、淀粉中的一种或多种作为造孔剂，可在孔隙率不变前提下，提高大孔的概率，从而可提高有效孔隙率；
所述粘结剂为纤维素、PVA，在满足泥坯强度的同时，有利于在烧结时产生大孔，有利于排胶均匀；
通过所述润滑剂为硬脂酸盐、聚乙二醇、桐油中一种或多种，有利于实现坯体泥料的挤出，避免坯体泥料在基础时容易变形或者表面粗燥等问题，同时避免减少泥料中的气孔；在支撑体坯体进行排胶时，由于司马126-3和/或桐油分子量较大，可以产生大孔，在阳极支撑体孔隙率不变的前提下，提高大孔的概率。
进一步的，所述支撑体坯体泥料的制备的具体过程为，将所述支撑体料浆经过陈腐得到支撑体泥料，所述陈腐时间为24-48h；优先陈腐环境温度20-26℃，陈腐环境湿度55％-65％。
采用上一步技术方案的有益效果在于，通过所述支撑体料浆经过陈腐得到支撑体泥料，有利于解决支撑体料浆中加入的阳极粉体颗粒小造成的易团聚问题；支撑体料浆经过陈腐得到支撑体泥料过程中出现的团聚现象以及避免了粉体与液体混合不均匀现象，同时降低了泥料中气孔率，避免了制作的支撑体坯体内部结构不均匀的问题。
进一步的，所述支撑体坯体成型的具体过程为，将所述支撑体泥料通过高压硬塑性设备挤出成型，挤出压力为10-20MPa，优选挤出压力为15-19MPa。
采用上一步技术方案的有益效果在于，通过采用泥料挤出成型，与SOFC行业普遍采用流延工艺制备支撑体相比，挤出成型的高固含量，减少了有机添加剂的用量；在坯体排胶及烧结过程中均表现出极大优势，既排胶干燥过程中，水分与液体在坯体中分布均匀，有利于排胶均匀，由于水分及液体添加剂的减少，坯体收缩减小，进而降低了坯体变形乃至开裂的风险；且降低了排胶困难进一步避免了排胶过过程中坯体开裂的问题；从而有利于排胶后得到高固含量、高合格率的支撑体坯体；进而排胶后得到高固含量、成品率的支撑体坯体在烧结过程中烧有利于升温速率快且均匀，有利于实现制备的阳极支撑体有内晶粒小。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例提供了一种SOFC用阳极支撑体制备方法，包括以下步骤：
第一步：支撑体坯体的制备，具体包括支撑体料浆的配置、支撑体坯体泥料的制备、支撑体坯体成型；
所述支撑体料浆的配置的具体过程为，将阳极粉体、造孔剂、粘结剂、润滑剂、保水剂、溶剂混合得到支撑体料浆，所述阳极粉体占所述支撑体料浆的质量百分比为83％；
所述阳极粉体包括NiO粉体、3YSZ复合粉体；所述NiO粉体与3YSZ复合粉体的质量比为50％：50％；
所述NiO粉体粒度D50为0.6μm；所述3YSZ复合粉体粒度D50为0.35μm；
所述溶剂为水，所述溶剂占所述支撑体料浆的质量百分比为7％；
所述保水剂为甘油，所述保水剂占所述支撑体料浆的质量百分比为1.5％；
所述造孔剂为PMMA微球，所述造孔剂占所述支撑体料浆的质量百分比为3.5％；
所述粘结剂为包括纤维素、PVA，所述粘结剂占所述支撑体料浆的质量百分比为2.5％；
所述润滑剂为硬脂酸盐，所述润滑剂占所述支撑体料浆的2.5％。
所述支撑体坯体泥料的制备的具体过程为，将所述支撑体料浆经过陈腐得到支撑体泥料，所述陈腐时间为25h，陈腐环境温度23℃，陈腐环境湿度56％。
所述支撑体坯体成型的具体过程为，将所述支撑体泥料通过高压硬塑性设备挤出成型，挤出压力为16MPa。
第二步：将所述支撑体坯体进行加热排胶；
所述排胶时采用埋烧方式，所述埋烧温度为595℃，所述埋烧时间为3.2h；所述埋烧过程中，所述支撑体坯体上方、下方以及两侧均铺设10mm厚的粉体；
所述埋烧过程中，铺设的所述粉体为球形氧化锆粉体，所述球形氧化锆粉体粒度D50为12μm。
第三步：将排胶结束后的支撑体坯体进行快速烧结，所述烧结方式为微波烧结；
所述微波烧结温度为1120℃；所述微波烧结时间为25min；
所述微波烧结过程中，升温到烧结温度的升温速率为22℃/min。
得到所述支撑体坯体排胶后合格率大于等于96％；烧结后得到阳极支撑体内晶粒粒径D50为0.7μm，所述晶粒粒径小，且粒径大小均匀。
实施例2：
本实施例与实施例1相同的内容不再赘述；本实施例提供了一种SOFC用阳极支撑体制备方法，包括以下步骤：
所述阳极粉体占所述支撑体料浆的质量百分比为80％；
所述NiO粉体与3YSZ复合粉体的质量比为45％：55％；
所述NiO粉体粒度D50为0.55μm；所述3YSZ复合粉体粒度D50为0.32μm；
所述溶剂占所述支撑体料浆的质量百分比为8％；
所述保水剂为甘油、乙二醇中的一种或多种，所述保水剂占所述支撑体料浆的质量百分比为2％；
所述造孔剂为石墨，所述造孔剂占所述支撑体料浆的质量百分比为4％；
所述粘结剂为包括纤维素、PVA，所述粘结剂占所述支撑体料浆的质量百分比为3％；
所述润滑剂为桐油，所述润滑剂占所述支撑体料浆的3％。
将所述支撑体料浆经过陈腐得到支撑体泥料，所述陈腐时间为30h，所述陈腐环境温度21℃，陈腐环境湿度58％；
将所述支撑体泥料通过高压硬塑性设备挤出成型，挤出压力为17MPa。
所述埋烧温度为600℃，所述埋烧时间为4h；所述埋烧过程中，所述支撑体坯体上方、下方以及两侧均铺设12mm厚的粉体；
所述埋烧过程中，铺设的所述粉体为球形氧化锆粉体，所述球形氧化锆粉体粒度D50为13μm。
第三步：将排胶结束后的支撑体坯体进行快速烧结，所述烧结方式为微波烧结；
所述微波烧结温度为1150℃；所述微波烧结时间为30min；
所述微波烧结过程中，升温到烧结温度的升温速率为23℃/min。
得到所述支撑体坯体排胶后合格率大于等于95％；烧结后得到阳极支撑体内晶粒粒径D50为0.65μm，所述晶粒粒径小，且粒径大小均匀。
实施例3：
本实施例与实施例1相同的内容不再赘述；本实施例提供了一种SOFC用阳极支撑体制备方法，包括以下步骤：
所述阳极粉体占所述支撑体料浆的质量百分比为77％；
所述NiO粉体与3YSZ复合粉体的质量比为55％：45％；
所述NiO粉体粒度D50为0.65μm；所述3YSZ复合粉体粒度D50为0.37μm；
所述溶剂占所述支撑体料浆的质量百分比为9％；
所述保水剂为甘油、乙二醇中的一种或多种，所述保水剂占所述支撑体料浆的质量百分比为3％；
所述造孔剂为淀粉，所述造孔剂占所述支撑体料浆的质量百分比为5％；
所述粘结剂为包括纤维素、PVA，所述粘结剂占所述支撑体料浆的质量百分比为3％；
所述润滑剂为聚乙二醇，所述润滑剂占所述支撑体料浆的3％。
将所述支撑体料浆经过陈腐得到支撑体泥料，所述陈腐时间为25h。陈腐环境温度25℃，陈腐环境湿度62％；
将所述支撑体泥料通过高压硬塑性设备挤出成型，挤出压力为18MPa。
所述埋烧温度为610℃，所述埋烧时间为4.5h；所述埋烧过程中，所述支撑体坯体上方、下方以及两侧均铺设13mm厚的粉体；
所述埋烧过程中，铺设的所述粉体为球形氧化锆粉体，所述球形氧化锆粉体粒度D50为18μm。
第三步：将排胶结束后的支撑体坯体进行快速烧结，所述烧结方式为微波烧结；
所述微波烧结温度为1200℃；所述微波烧结时间为30min；
所述微波烧结过程中，升温到烧结温度的升温速率为25℃/min。
得到所述支撑体坯体排胶后合格率大于等于95％；烧结后得到阳极支撑体内晶粒粒径D50为0.7μm，所述晶粒粒径小，且粒径大小均匀。
本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能。

Claims (10)

1.一种SOFC用阳极支撑体制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
支撑体坯体的制备，具体包括支撑体料浆的配置、支撑体坯体泥料的制备、支撑体坯体成型；
将所述支撑体坯体进行加热排胶；
将排胶结束后的支撑体坯体进行快速烧结，即得；
所述烧结方式为微波烧结；
所述微波烧结温度为1100-1300℃；所述微波烧结时间为20-60min。
2.根据权利要求1所述的SOFC用阳极支撑体制备方法，其特征在于，所述排胶时采用埋烧方式，所述埋烧温度为580-620℃，所述保温时间为3-5h；
和/或
所述埋烧过程中，所述支撑体坯体上方、下方以及两侧均铺设5-15mm厚的粉体。
3.根据权利要求2所述的SOFC用阳极支撑体制备方法，其特征在于，所述埋烧过程中，铺设的所述粉体为球形氧化锆粉体，所述球形氧化锆粉体粒度D50为5-20μm。
4.根据权利要求1所述的SOFC用阳极支撑体制备方法，其特征在于，所述微波烧结过程中，升温到烧结温度的升温速率为(10-30℃)/min。
5.根据权利要求1所述的SOFC用阳极支撑体的烧结制备方法，其特征在于，所述支撑体料浆的配置的具体过程为，将阳极粉体、造孔剂、粘结剂、润滑剂、保水剂、溶剂混合得到支撑体料浆，所述阳极粉体占所述支撑体料浆的质量百分比为70-85％；
所述阳极粉体包括NiO粉体、3YSZ复合粉体；所述NiO粉体与3YSZ复合粉体的质量比为(40％-60％)：(60％-40％)。
6.根据权利要求5所述的SOFC用阳极支撑体的烧结制备方法，其特征在于，所述NiO粉体粒度D50为0.5-1μm；所述3YSZ复合粉体粒度D50为0.3-0.4μm。
7.根据权利要求5所述的SOFC用阳极支撑体的烧结制备方法，其特征在于，所述支撑体料浆制备过程中，所述溶剂为水，所述溶剂占所述支撑体料浆的质量百分比为7％-10％；
所述保水剂为甘油、乙二醇中的一种或多种，所述保水剂占所述支撑体料浆的质量百分比为2.5-3.5％。
8.根据权利要求5所述的SOFC用阳极支撑体的烧结制备方法，其特征在于，所述支撑体料浆制备过程中，所述造孔剂为PMMA微球、石墨、淀粉中的一种或多种；
所述造孔剂占所述支撑体料浆的质量百分比为3％-8％；
所述粘结剂为包括纤维素、PVA、PVB，所述粘结剂占所述支撑体料浆的质量百分比为2％-4％；
所述润滑剂为硬脂酸盐、聚乙二醇、桐油中的一种或多种，所述润滑剂占所述支撑体料浆的3-5％。
9.根据权利要求1所述的SOFC用阳极支撑体的烧结制备方法，其特征在于，所述支撑体坯体泥料的制备的具体过程为，将所述支撑体料浆经过陈腐得到支撑体泥料，所述陈腐时间为24-48h。
10.根据权利要求1所述的SOFC用阳极支撑体的烧结制备方法，其特征在于，所述支撑体坯体成型的具体过程为，将所述支撑体泥料通过高压硬塑性设备挤出成型，挤出压力为10-20MPa。
CN202210625549.4A 2022-06-02 2022-06-02 一种sofc用阳极支撑体制备方法 Active CN114956838B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210625549.4A CN114956838B (zh) 2022-06-02 2022-06-02 一种sofc用阳极支撑体制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210625549.4A CN114956838B (zh) 2022-06-02 2022-06-02 一种sofc用阳极支撑体制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114956838A true CN114956838A (zh) 2022-08-30
CN114956838B CN114956838B (zh) 2023-10-27

Family

ID=82958786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210625549.4A Active CN114956838B (zh) 2022-06-02 2022-06-02 一种sofc用阳极支撑体制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114956838B (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1164652A1 (de) * 2000-06-13 2001-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Aufbringen einer Festelektrolytschicht auf eine Elektrode
US20090110992A1 (en) * 2007-10-30 2009-04-30 Bloom Energy Corporation SOFC electrode sintering by microwave heating
KR20120064523A (ko) * 2010-12-09 2012-06-19 한국과학기술연구원 구형 기공 전구체를 이용한 고체산화물 연료전지용 연료극 지지체와 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법
KR20130019170A (ko) * 2011-08-16 2013-02-26 한국에너지기술연구원 원통형 고체산화물 연료전지용 연료극 지지체의 제조방법, 이를 사용하여 제조된 원통형 고체산화물 연료전지용 연료극 지지체 및 이를 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지
CN103102160A (zh) * 2013-03-13 2013-05-15 桂林理工大学 一种用粉煤灰制备β-Sialon粉体的微波烧结方法
CN103236548A (zh) * 2013-04-27 2013-08-07 华南理工大学 一种固体氧化物燃料电池的多孔阳极支撑体的制备方法
CN107845822A (zh) * 2017-11-03 2018-03-27 广东康荣高科新材料股份有限公司 一种燃料电池阳极支撑挤出泥料及其制备方法
CN111384408A (zh) * 2020-03-20 2020-07-07 四川轻化工大学 一种固体氧化物燃料电池多孔阳极支撑体及其制备方法
CN111689773A (zh) * 2020-06-23 2020-09-22 齐鲁工业大学 一种微波快速烧结制备llzo固体电解质的方法
CN112919887A (zh) * 2021-03-02 2021-06-08 西安交通大学 一种光固化氧化铝陶瓷膏料及其雾化腔一体化成形方法
CN114230330A (zh) * 2021-12-09 2022-03-25 南华大学 一种固体氧化物燃料电池阴极材料及阴极层的制备方法
CN114380583A (zh) * 2022-01-26 2022-04-22 重庆恩辰新材料科技有限责任公司 一种陶瓷材料的制备方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1164652A1 (de) * 2000-06-13 2001-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Aufbringen einer Festelektrolytschicht auf eine Elektrode
US20090110992A1 (en) * 2007-10-30 2009-04-30 Bloom Energy Corporation SOFC electrode sintering by microwave heating
KR20120064523A (ko) * 2010-12-09 2012-06-19 한국과학기술연구원 구형 기공 전구체를 이용한 고체산화물 연료전지용 연료극 지지체와 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법
KR20130019170A (ko) * 2011-08-16 2013-02-26 한국에너지기술연구원 원통형 고체산화물 연료전지용 연료극 지지체의 제조방법, 이를 사용하여 제조된 원통형 고체산화물 연료전지용 연료극 지지체 및 이를 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지
CN103102160A (zh) * 2013-03-13 2013-05-15 桂林理工大学 一种用粉煤灰制备β-Sialon粉体的微波烧结方法
CN103236548A (zh) * 2013-04-27 2013-08-07 华南理工大学 一种固体氧化物燃料电池的多孔阳极支撑体的制备方法
CN107845822A (zh) * 2017-11-03 2018-03-27 广东康荣高科新材料股份有限公司 一种燃料电池阳极支撑挤出泥料及其制备方法
CN111384408A (zh) * 2020-03-20 2020-07-07 四川轻化工大学 一种固体氧化物燃料电池多孔阳极支撑体及其制备方法
CN111689773A (zh) * 2020-06-23 2020-09-22 齐鲁工业大学 一种微波快速烧结制备llzo固体电解质的方法
CN112919887A (zh) * 2021-03-02 2021-06-08 西安交通大学 一种光固化氧化铝陶瓷膏料及其雾化腔一体化成形方法
CN114230330A (zh) * 2021-12-09 2022-03-25 南华大学 一种固体氧化物燃料电池阴极材料及阴极层的制备方法
CN114380583A (zh) * 2022-01-26 2022-04-22 重庆恩辰新材料科技有限责任公司 一种陶瓷材料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C.K.NG: "Microwave sintering of ceria-doped scan... electrolyte for solid oxide fuel cell", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY》 *
C.K.NG: "Microwave sintering of ceria-doped scan... electrolyte for solid oxide fuel cell", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY》, vol. 41, 24 August 2016 (2016-08-24), pages 14184 - 14190 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114956838B (zh) 2023-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6599998B2 (ja) 電解質形成方法
JP6721597B2 (ja) 電解質形成方法
WO2016080019A1 (ja) 固体酸化物型燃料電池用アノードおよびその製造方法、ならびに燃料電池用電解質層－電極接合体の製造方法
JP2007531974A (ja) 固体酸化物燃料電池用の、ニッケルのフォームおよびフェルトを基材とするアノード
CN110880611B (zh) 一种阳极支撑板式固体氧化物燃料电池结构及其制备工艺
CN1885601A (zh) 固体氧化物燃料电池阴极负载型半电池的制备方法
CN113113572B (zh) 一种锂离子电池用高倍率天然石墨基复合材料及其制备方法与应用
CN1933229A (zh) 阳极支撑的固体氧化物燃料电池的制备方法
Chen et al. Characteristics of NiO-YSZ anode based on NiO particles synthesized by the precipitation method
CN114956838B (zh) 一种sofc用阳极支撑体制备方法
CN109786696B (zh) 一种多组分硅碳材料及其制备方法
CN110054473B (zh) 一种膨润土复合Fe2O3中低温固体电解质材料及其制备方法
CN116632275A (zh) 一种电极支撑体及其制备方法和应用
JP4103526B2 (ja) 燃料電池セパレータ
KR101130040B1 (ko) 세그먼트형 고체산화물 연료전지용 관형 지지체의 제조방법 및 그 지지체
KR101247261B1 (ko) 고성능을 나타내는 원통형 고체산화물 연료전지용 연료극 지지체의 제조방법, 이를 사용하여 제조된 고체산화물 연료전지용 연료극 지지체 및 이를 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지
CN116947528A (zh) 一种超高孔隙率碳化硅sdpf及其制备方法
CN115849916A (zh) 一种陶瓷弹簧的制备方法
CN117239167A (zh) 一种高寿命钒流电池双极板的制备方法
JP4100086B2 (ja) 燃料電池セパレータ
CN115215335A (zh) 改性石墨及其制备方法和应用
CN115472864A (zh) 一种sofc用阳极支撑体制备方法
CN116264288A (zh) 一种燃料电池气体扩散层及其制备方法和应用
CN114204044A (zh) 具有对称结构的阳极支撑型固体氧化物燃料电池中支撑阳极的制备方法
CN107946598A (zh) 一种高效环保的铅基蓄电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant