CN1251345C

CN1251345C - 一种制备固体氧化物燃料电池的方法

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Publication number: CN1251345C
Application number: CNB031432433A
Authority: CN
Inventors: 谭小耀; 孟波; 杨乃涛
Original assignee: 谭小耀
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2023-08-08
Also published as: CN1484335A

Abstract

一种制备固体氧化物燃料电池的方法。包括：(1)溶剂中溶解有机聚合物(重量含量5～30%)，加分散剂，增塑剂(重量含量各1～3%)，陶瓷电解质粉体(其与聚合物的重量比为5～20∶1)，搅成混悬态；模具成型，400～600℃/1～3h烧除有机物；1200～1500℃/4～24h烧结得一面致密薄层另一面多孔结构的非对称结构电解质基底；(2)在多孔结构中沉积以Ni(NO₃)₂为主的催化剂，600～1000℃处理成电极-电解质双层结构，在H₂或CO，或H₂与CO混合气体中，600～1000℃进行处理；(3)在其致密电解质层的一侧，用浆料印刷或乳胶沉积法制备复合阴极，1000～1400℃/4～24h，烧结成型。

Description

一种制备固体氧化物燃料电池的方法

技术领域

本发明属于燃料电池的范畴，具体涉及一种制备固体氧化物燃料电池的方法。本发明同时也可用于制备多孔陶瓷膜及陶瓷膜反应器。

技术背景

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells，SOFC)由于具有能量转化效率高，无腐蚀，易实现热、电联供以及对环境污染小等优点受到人们越来越广泛的关注，并成为各国竟相开发的新能源技术。目前，固体氧化物燃料电池主要以YSZ为电解质基体，两面分别涂覆阴极和阳极后制成，这样的电池需要在近1000℃的高温下操作，对电池材料的要求非常苛刻，制备和操作成本都很高，如能将操作温度降低到800℃以下，则可以应用较便宜的金属连接材料，大大降低生产成本并延长电池使用寿命，因此，制备出高性能的中温(600～800℃)固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)已成为人们研究的主要目标。

通常主要有两种途径来降低固体氧化物燃料电池的操作温度：其一是从材料方面着手，开发应用在较低温度下仍具有较高离子电导率的电解质材料，如掺杂的CeO2及LaGaO3基固体氧化物电解质；另一条途径是改进电池的制备技术，包括薄膜化电池组件(阴极/电解质/阳极)特别是降低电解质层厚度，以及优化电极结构，既增加三相界面数又能降低浓差极化过电位。近来，以多孔阳极为基体，在阳极基体上依次制成电解质层和阴极的技术路线已成为制备固体氧化物燃料电池的主流方法。

这样的制备技术方案和得到的电池结构具有以下的优点：

1)阳极的化学极化过电位较小，不是影响电池性能的主要因素，因而，可以有较大的厚度以保证电池支撑强度并提供足够的三相界面；

2)在阳极基体上可以制成电解质膜，降低电解质层厚度以降低电池内阻，从而大大提高电池性能。此外，由于阳极材料和电解质具有相近的烧结温度，而阴极材料的烧结温度通常要低很多，这也要求阴极应该是在最后制成。

阳极支撑式固体氧化物燃料电池制备过程中最关键的技术是陶瓷电解质膜的制备，目前制备电解质薄膜的技术主要有化学-电化学气相沉积(CVD-EVD)法、电脉沉积法、溅射法、等离子喷涂法、溶胶-凝胶(Sol-gel)法、压制法等，但还未有一种方法是既经济又方便实用。如CVD-EVD法虽已用来制备比较大型的管式固体氧化物燃料电池，但由于需要昂贵的设备且操作复杂，经济上很不合算，溅射法、等离子喷涂法等虽然可以得到很薄的电解质膜，但都需要大型的设备，因此很难降低电池的生产成本，其它的方法如压制烧结法、喷射沉积法、溶胶-凝胶法等，也都不是很成熟，很难制得薄且致密的电解质膜，还需要做大量的研究工作，这是现有技术的严重缺陷。

发明内容

本发明的目的，是开发既简便又经济实用的一种制备固体氧化物燃料电池的方法。

本发明的技术方案是：

研制一种制备固体氧化物燃料电池的方法，制备过程包括如下工艺步骤：

用相转化法制备电解质基底；用等体积浸渍——加温分解法制备阳极-电解质结构体；用浆料印刷或乳胶沉积制备复合阴极；最后烧结成型；其中：

(1)将聚合物溶解在有机溶剂中，加入分散剂，增塑剂制成聚合物溶液，溶液中的聚合物含量为5～30％，分散剂，增塑剂的含量为1～3％；向其中加入陶瓷电解质粉体，充分搅匀成混悬态聚合物浆料，聚合物浆料中，电解质粉体与聚合物的重量比为5～20∶1；浆料入模具成型，固化制得电解质基体原体，晾干，在400～600℃的温度下处理1～3小时，烧除有机物，在1200～1500℃温度下，烧结时间为2～24小时，烧结成型，制得一面为致密薄层、另一面为多孔结构的非对称结构电解质基底；

(2)在电解质基底的多孔结构中，沉积以Ni(NO₃)₂为主要成分的催化剂，600～700℃处理成电极-电解质双层结构，再在H₂或CO，或H₂与CO混合气体的还原气氛中，900～1000℃进行还原处理，制得阳极-电解质结构体；

(3)在电解质基底致密电解质层一侧，用浆料印刷或乳胶沉积法制备复合阴极，在1000～1400℃温度下，烧结时间为4～24小时，烧结成型；得到完整的固体氧化物燃料电池。

上述的有机聚合物是聚砜，聚苯乙烯，含苯乙烯共聚物，聚碳酸酯，聚胺，聚亚胺，聚酯，聚醚，聚乙烯，聚丙烯，聚1-丁烯，聚氯乙烯，聚氟乙烯，聚乙烯醇，聚乙烯酯或聚乙烯酮。

上述的溶剂是乙醇、N，N-二甲基乙酰氨，N-甲基吡咯烷酮，N，N-二甲基甲酰胺，二甲基亚砜或三甲基磷酸酯。

上述的分散剂是聚丙烯酸及其盐，聚甲基丙烯酸及聚甲基丙烯酸盐，磷酸酯、聚甲基丙烯酸铵，柠檬酸、苯甲酸或聚乙烯砒咯烷酮。

上述的增塑剂是聚乙二醇、聚丙三醇、甘油或N，N二甲基-月桂酰胺。

本发明的优点是：结构合理，制备简便，成本低廉，可以根据需要很容易制成不同大小和形状的固体氧化物燃料电池。

具体实施方式

实施例1 制备CeO₂基固体氧化物燃料电池

制备过程包括如下工艺步骤：

(1)聚合物是聚砜或聚苯乙烯；溶解在有机溶剂乙醇或N，N-二甲基乙酰氨中，加入分散剂聚丙烯酸或聚丙烯酸盐；增塑剂是聚乙二醇或聚丙三醇，制成聚合物溶液，溶液中的聚合物含量为30％，分散剂的含量为1％，增塑剂的含量为3％；向其中加入陶瓷电解质粉体，充分搅匀成混悬态聚合物浆料，聚合物浆料中，电解质粉体与聚合物的重量比为20∶1；浆料入模具成型，固化制得电解质基体原体，晾干，在550～600℃温度下，处理3小时，烧除有机物，在1450～1500℃温度下，烧结时间为24小时，烧结成型，制得一面为致密薄层、另一面为多孔结构的非对称结构电解质基底；

(2)在电解质基底的多孔结构中，沉积以Ni(NO₃)₂为主要成分的催化剂，900～1000℃处理成电极-电解质双层结构，再在H₂或CO混合气体的还原气氛中，950～1000℃进行还原处理，制得阳极-电解质结构体；

(3)在电解质基底致密电解质层一侧，用浆料印刷或乳胶沉积法制备复合阴极，在1300～1400℃温度下，烧结时间为24小时，烧结成型；得到完整的固体氧化物燃料电池。

本发明是根据某些有机聚合物溶液中的溶剂与水进行交换而使聚合物发生相转化时，由于不同处的交换速度不同将形成一种非对称的孔结构的原理，利用有机聚合物作为粘结剂，配制含固体氧化物电解质材料粉体的聚合物溶液，通过模具及相转化成型，然后烧除有机物，再进行高温烧结处理后即得到具有非对称结构的电解质基底，该基底的一面为多孔结构，另一面为一薄致密层。然后在该非对称结构电解质基底的基础上通过催化剂浸渍和阴极制备后得到一完整的固体氧化物燃料电池。

操作方法

(1)电解质-聚合物浆料配制

首先将有机聚合物和配量的添加剂溶解在适量的有机溶剂中得到聚合物溶液。聚合物溶液中的聚合物含量必须根据电极材料的粒度和用量来决定。聚合物用量多，则电极的孔隙率高，反之则电极的孔隙率低，一般来说，聚合物的用量应为电极材料重量的1/5～20，最好为1/8～15。而溶剂的用量应保证以后的电极聚合物浆料具有足够的流动性，为此，聚合物溶液中溶剂的含量应为70～95％Wt，而添加剂的量通常占聚合物溶液的1～3％。

待聚合物和分散剂都完全溶解后，加入电解质粉体材料，充分搅拌使其完全均匀地分散在上述聚合物溶液中即得到含电解质粉体的聚合物浆料。电解质粉体材料可以用现有的成熟的技术制备，如固态反应法、溶胶凝胶法等。在加入聚合物溶液前，应先将电解质材料粉体加热干燥以避免带入水分。电解质材料可以一次加入，也可以慢慢地逐渐加入。电解质材料与聚合物的重量比一般为5～20∶1，最佳用量为8～15∶1。

(2)电解质基底成型与烧结

将配制好的电解质-聚合物浆料进行真空脱气处理，然后注入模具中。模具的形状、大小及厚度根据实际需要选择。注模后，用刀片将浆料表面刮平，静置3～5分钟，然后，将其与模具一起浸入凝结水浴中。为了在电解质基底的单一方向上形成非对称结构，应使凝结浴液体只从模具的一面与溶剂进行交换。

一般来说，凝结液为纯水。但是，为了控制溶剂和水的交换速度以调节电极的孔隙结构，凝结水中可加入一些有机溶剂，这样的有机溶剂可以与聚合物溶液中的溶剂相同，也可以不同，如甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、聚乙二醇、丙三醇等，但都必须与水互溶。凝结浴中的有机溶剂浓度可根据需要在0％～80％范围内选择。理论上说，也可以用不同的纯溶剂作为凝结剂，但从经济方面说，最好用水或含有机溶剂的水溶液。凝结水浴的温度对电极孔结构有一定的影响，因为溶剂交换速度与温度有一定的关系。一般说来，可在15～100℃范围内选择，最好选择在20～75℃温度范围内进行。交换时间与凝结浴的溶剂浓度、凝结浴液量以及温度有关，一般来说，这一过程在48小时内可以完成，凝结完成后，应用大量水浸泡洗涤，以使溶剂完全交换出来。

洗涤完后的电极原体在室温下自然晾干一段时间，然后放入电炉中进行烧结处理。

首先，将电解质基底中的有机物成分在电炉中烧除掉，烧除温度随聚合物种类而定，一般来说，在400～600℃的温度下处理1～3小时即可完全将有机聚合物烧除掉。烧除有机物时，对升温速度没有严格的限制，但一般来说，不宜太快，最好控制在1～3℃/min。

有机物烧除后，可以在同一电炉内直接升温到烧结温度，也可以先冷却再转移到高温电炉内。烧结温度的高低和烧结时间随电解质材料而定，即必须达到该电解质材料发生熔结的温度和时间，同时，烧结温度也不能高过该电解质材料的熔化温度，否则，将破坏基底的孔隙结构。对一般的固体氧化物燃料电池的电解质材料，其烧结温度通常为1200～1500℃，烧结时间为2～24小时。最后烧成的电解质基底的一面为致密薄层，另一面为多孔层。

(3)阳极催化剂的浸渍与烧制

在电解质基底的多孔结构一侧浸渍Ni(NO₃)₂催化剂，可采用等体积浸渍法，将计量的Ni(NO₃)₂担载在电解质基底内。首先，按相当于电解质含量的30～60％NiO量的Ni(NO₃)₂及一些助催化剂的硝酸盐溶解在水溶液中，分次滴涂在电解质基底的多孔结构一侧，为了能浸渍均匀，溶液中可添加一些表面活性剂。浸渍后，进行高温处理以使硝酸盐分解，并固定在电解质的微孔内。处理温度一般为600～1000℃。

经高温处理后的电极-电解质双层结构，必须在还原气氛中进行还原处理，以使当中的NiO还原成具有催化作用的金属Ni，所谓还原气氛是指还原气体为H₂、CO等或者含有H₂、CO的混合气体。电极还原通常在600～1000℃的温度下进行。然而，这种电极还原处理不是必需的，因为该过程也可以在电池制备完成以后再进行。

(4)电池阴极的制备

在上述阳极-电解质双层结构的致密电解质层一侧制备阴极。首先，将陶瓷阴极材料粉体经球磨后与一定量的固体电解质粉末(一般为10～30％)研磨混合均匀。阴极浆料的配制可按照配制电解质浆料的程序进行，即先制得聚合物溶液(聚合物作为粘结剂)，然后按一定的比例加入上述阴极-电解质混合粉料，充分搅拌均匀，最后用丝网印刷技术涂覆在致密电解质层上。

此外，也可按下列程序制备电池阴极：将一定量分散剂和粘结剂溶入乙醇中，按一定的比例(主要是阴极材料与粘结剂之比)将两者混合，并应用超声波将其充分分散制成阴极乳胶状物，用滴管将LSCF浆均匀地沉积在阳极-电解质双层结构体的电解质层上。

在丝网印刷或乳胶沉积阴极前，应首先将阳极-电解质双层结构片用超声波清洗干净。

待上述制备的阴极层在室温下自然干燥后，放入电炉内进行烧结处理，升温速度一般控制在O.5～3℃/min，最后的烧结温度根据不同的阴极材料组成控制在1000～1400℃，一般为1200～1300℃，烧结时间为4～24小时。

实施例2 制备CeO₂基固体氧化物燃料电池的方法

制备过程包括如下工艺步骤：

(1)机聚合物是含苯乙烯共聚物或聚碳酸酯，溶解在有机溶剂N-甲基吡咯烷酮或N，N-二甲基甲酰胺中，加入分散剂聚甲基丙烯酸盐或磷酸酯，增塑剂甘油或N，N二甲基-月桂酰胺制成聚合物溶液，溶液中的聚合物含量为5％，分散剂含量为3％，增塑剂的含量为1％；向其中加入陶瓷电解质粉体，充分搅匀成混悬态聚合物浆料，聚合物浆料中，电解质粉体与聚合物的重量比为5∶1；浆料入模具成型，固化制得电解质基体原体，晾干，在400～500℃温度下，处理1小时，烧除有机物，在1200～1300℃温度下，烧结时间为4小时，烧结成型，制得一面为致密薄层、另一面为多孔结构的非对称结构电解质基底；

(2)在电解质基底的多孔结构中，沉积以Ni(NO₃)₂为主要成分的催化剂，600～650℃处理成电极-电解质双层结构，再在H₂与CO混合气体的还原气氛中，600～650℃进行还原处理，制得阳极-电解质结构体；

(3)在电解质基底致密电解质层一侧，用浆料印刷或乳胶沉积法制备复合阴极，在1000～1100℃温度下，烧结时间为4～6小时，烧结成型；得到完整的固体氧化物燃料电池。其余同实施例1。

实施例3：CeO₂基固体氧化物燃料电池的制备

首先用溶胶-凝胶法制备Ce_0.9Gd_0.1O_1.95(CGO)电解质粉末：按CGO产品中金属离子化学计量比称取Ga₂O₃和Ce(NO₃)₃·6H₂O，将Ga₂O₃用HNO₃溶解后与Ce(NO₃)₃水溶液混合，加入一定量的甘氨酸或柠檬酸酸作凝胶剂，搅拌使完全溶解，根据需要用氨水调节溶液的PH值。在搅拌下加热至60～80℃，并保持在这一温度下反应且使多余的水分不断蒸发，最终得到淡黄色的透明溶胶。将溶胶继续加热形成凝胶并一直到其发生自燃，得到非常蓬松的产品。产品收集后放入电炉中烧结4小时，而后以1℃/min的速度降温以达到产品中的氧平衡。碾压磨碎后即得到电解质粉体。同时，用同样的方法制备阴极材料粉体La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-α(LSCF)。

以聚胺或聚亚胺为聚合物，二甲基亚砜或三甲基磷酸酯为溶剂，PVP K-90为添加剂，配制CGO电解质-聚合物浆料，其中各组分的重量比例为：CGO电解质粉体58.1％，聚合物6％，溶剂35％，添加剂0.9％。充分搅拌均匀后放入真空瓶中进行真空脱气处理12小时。浆料脱气后注入Φ40×1.5的不锈钢模具中，并用刀片将浆料表面刮平，静置5分钟，然后，将其与模具一起浸入27℃的水浴中。静置48小时，期间换水两次。最后用清水洗涤。将洗涤后的电解质基底放于电炉中，在600℃的温度下处理4小时，烧除其中的有机物。然后转移到高温硅钼炉内以1.5℃/min的升温速度升温至1450℃，并在此温度下焙烧14小时，得到一面致密，一面为多孔结构的电解质基底，其中接触水面的一侧为致密层。

按电解质中40％NiO的比例配制Ni(NO₃)₂溶液，并加入溶液0.5％的PVP，然后分次滴涂在电解质基底的多孔一侧。浸渍后，在电炉内通入空气在800℃高温处理2小时，待冷却至室温后，切换成H₂，慢慢升温至800℃，并在此温度下还原2小时，即得到阳极-电解质双层结构体。

在上述阳极-电解质双层结构片上制备阴极：将球磨后的LSCF阴极陶瓷粉料和一定量的CGO电解质粉末研磨混合均匀，其中CGO含量为10％，将一定量PVP分散剂和聚乙烯醇缩丁醛粘结剂溶入乙醇中，后加入一定量的阴极材料，其中阴极材料与粘结剂之比为15∶1，应用超声波将其充分分散制成LSCF乳胶状物，用滴管将LSCF浆均匀地沉积在阳极-电解质双层结构的电解质层面上。待阴极层在室温下自然干燥后，放入电炉内以2℃/min的升温速度升温至1200℃下，焙烧4小时。最后制成的电池为约Φ32mm大小的圆片状结构。其余同实施例2。

实施例4 CeO₂基固体氧化物燃料电池的制备

以聚酯或聚醚为聚合物，二甲基亚砜或三甲基磷酸酯为溶剂，PVP K-90为添加剂，配制CGO电解质-聚合物浆料，其中各组分的重量比例为：CGO电解质粉体58.5％，聚合物6.5％，溶剂45％，添加剂0.9％。充分搅拌均匀后放入真空瓶中进行真空脱气处理12小时。浆料脱气后注入Φ40×1.5的不锈钢模具中，并用刀片将浆料表面刮平，静置5分钟，然后，将其与模具一起浸入27℃的水浴中。静置48小时，期间换水两次。最后用清水洗涤。将洗涤后的电解质基底放于电炉中，在600℃的温度下处理4小时，烧除其中的有机物。然后转移到高温硅钼炉内以1.5℃/min的升温速度升温至1450℃，并在此温度下焙烧14小时，得到一面致密，一面为多孔结构的电解质基底，其中接触水面的一侧为致密层。

在上述阳极-电解质双层结构片上制备阴极：将球磨后的LSCF阴极陶瓷粉料和一定量的CGO电解质粉末研磨混合均匀，其中CGO含量为10％，将一定量PVP分散剂和聚乙烯醇缩丁醛粘结剂溶入乙醇中，后加入一定量的阴极材料，其中阴极材料与粘结剂之比为15∶1，应用超声波将其充分分散制成LSCF乳胶状物，用滴管将LSCF浆均匀地沉积在阳极-电解质双层结构的电解质层面上。待阴极层在室温下自然干燥后，放入电炉内以2℃/min的升温速度升温至1200℃下，焙烧4小时。最后制成的电池为约30×30mm大小的矩形片状结构。其余同实施例2。

实施例5 有机聚合物是聚酯，溶剂是乙醇，分散剂是聚乙烯砒咯烷酮，增塑剂是甘油，电解质粉体与聚合物的重量比为8∶1；复合阴极在在1200～1300℃温度下，烧结时间为4～8小时，烧结成型；其余同实施例1。

实施例6 有机聚合物是聚乙烯，溶剂是三甲基磷酸酯，分散剂是苯甲酸，增塑剂是甘油，电解质粉体与聚合物的重量比为15∶1；复合阴极在在1200～1300℃温度下，烧结时间为8～12小时，烧结成型；其余同实施例2。

实施例7 有机聚合物是聚丙烯，溶剂是乙醇，分散剂是聚甲基丙烯酸铵，增塑剂是N，N二甲基-月桂酰胺；复合阴极在1000～1100℃温度下，烧结时间为12～14小时，烧结成型；其余同实施例3。

实施例8 有机聚合物是聚1-丁烯，溶剂是三甲基磷酸酯，分散剂是柠檬酸，增塑剂是甘油，其电解质粉体与聚合物的重量比为9∶1；余同实施例4。

实施例9 有机聚合物是聚氟乙烯，溶剂是乙醇，分散剂是聚乙烯砒咯烷酮，增塑剂是N，N二甲基-月桂酰胺，电解质粉体与聚合物的重量比为10∶1；复合阴极在1100～1200℃温度下，烧结时间为14～16小时，烧结成型；其余同实施例3。

实施例10 有机聚合物是聚乙烯酯，溶剂是乙醇，分散剂是苯甲酸，增塑剂是甘油，电解质粉体与聚合物的重量比为12∶1；复合阴极在1000～1100℃温度下，烧结时间为18～20小时，烧结成型；其余同实施例2。

实施例11 有机聚合物是聚砜，溶剂是N-甲基吡咯烷酮，分散剂是苯甲酸或聚乙烯砒咯烷酮，增塑剂是甘油或N，N二甲基-月桂酰胺，电解质粉体与聚合物的重量比为15∶1；其余同实施例3。

实施例12 有机聚合物是含苯乙烯共聚物，溶剂是乙醇或三甲基磷酸酯，分散剂是苯甲酸或聚乙烯砒咯烷酮，增塑剂是甘油或N，N二甲基-月桂酰胺，电解质粉体与聚合物的重量比为18∶1；复合阴极在1300～1400℃温度下，烧结时间为20～24小时，烧结成型；其余同实施例2。

实施例13 有机聚合物是聚酯，溶剂是N，N-二甲基甲酰胺，分散剂是聚乙烯砒咯烷酮，增塑剂是甘油，其余同实施例5。

实施例14 有机聚合物是聚酯，，溶剂是二甲基亚砜，分散剂是聚乙烯砒咯烷酮，增塑剂是N，N二甲基-月桂酰胺，其余同实施例6。

实施例15 有机聚合物是聚乙烯酮，溶剂是乙醇，分散剂是柠檬酸，增塑剂是聚乙二醇，其余同实施例7。

实施例16 有机聚合物是聚碳酸酯，溶剂是三甲基磷酸酯，分散剂是苯甲酸，增塑剂是甘油，其余同实施例8。

实施例17 有机聚合物是聚苯乙烯，溶剂是N-甲基吡咯烷酮，分散剂是苯甲酸，增塑剂N，N二甲基-月桂酰胺，其余同实施例12。

实施例18 有机聚合物是聚酯，溶剂是乙醇；分散剂是苯甲酸；增塑剂是聚乙二醇，其余同实施例11。

实施例19 有机聚合物是聚酯，溶剂是N-甲基吡咯烷酮；分散剂是柠檬酸；增塑剂是N，N二甲基-月桂酰胺，其余同实施例10。

实施例20 有机聚合物是聚氯乙烯，溶剂是N-甲基吡咯烷酮；分散剂是苯甲酸；增塑剂是甘油，其余同实施例2。

实施例21 有机聚合物是聚酯，溶剂是乙醇；分散剂是柠檬酸；增塑剂是聚乙二醇，其余同实施例3。

实施例22 有机聚合物是聚醚，溶剂是三甲基磷酸酯；分散剂是；增塑剂是N，N二甲基-月桂酰胺，其余同实施例4。

实施例23 有机聚合物是聚氯乙烯，溶剂是N-甲基吡咯烷酮，分散剂是聚乙烯砒咯烷酮，增塑剂是聚乙二醇，其余同实施例3。

实施例24 有机聚合物是聚醚，溶剂是三甲基磷酸酯，分散剂是苯甲酸，增塑剂是N，N二甲基-月桂酰胺，其余同实施例2。

Claims

1.一种制备固体氧化物燃料电池的方法，制备过程包括如下工艺步骤：

用相转化法制备电解质基底；用等体积浸渍——加温分解法制备阳极—电解质结构体；用浆料印刷或乳胶沉积制备复合阴极；最后烧结成型；其中：

(1)将聚合物溶解在有机溶剂中，加入分散剂，增塑剂制成聚合物溶液，溶液中的聚合物含量为5～30％，分散剂和增塑剂的含量都为1～3％；向其中加入陶瓷电解质粉体，充分搅匀成混悬态聚合物浆料，聚合物浆料中，电解质粉体与聚合物的重量比为5～20∶1；浆料入模具成型，固化制得电解质基体原体；晾干，在400～600℃的温度下处理1～3小时，烧除有机物；在1200～1500℃温度下，烧结时间为2～24小时，烧结成型，制得一面为致密薄层、另一面为多孔结构的非对称结构电解质基底；

(2)在电解质基底的多孔结构中，沉积以Ni(NO₃)₂为主要成分的催化剂，600～1000℃处理成电极—电解质双层结构，再在H₂或CO，或H₂与CO混合气体的还原气氛中，600～1000℃进行还原处理，制得阳极—电解质结构体；

2.根据权利要求1所述的制备固体氧化物燃料电池的方法，其特征是所述的有机聚合物是聚砜，聚苯乙烯，含苯乙烯共聚物，聚碳酸酯，聚胺，聚亚胺，聚酯，聚醚，聚乙烯，聚丙烯，聚1-丁烯，聚氯乙烯，聚氟乙烯，聚乙烯醇，聚乙烯酯或聚乙烯酮。

3.根据权利要求1所述的制备固体氧化物燃料电池的方法，其特征是所述的溶剂是乙醇、N，N-二甲基乙酰氨，N-甲基吡咯烷酮，N，N-二甲基甲酰胺，二甲基亚砜或三甲基磷酸酯。

4.根据权利要求1所述的制备固体氧化物燃料电池的方法，其特征是所述的使用分散剂是聚丙烯酸，聚丙烯酸盐，聚甲基丙烯酸，聚甲基丙烯酸盐，聚甲基丙烯酸铵，柠檬酸、苯甲酸或聚乙烯砒咯烷酮。

5.根据权利要求1所述的制备固体氧化物燃料电池的方法，其特征是所述的增塑剂是聚乙二醇、聚丙三醇、甘油或N，N二甲基—月桂酰胺。