專利名稱：固體氧化物燃料電池電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種陰極涂層技術(shù)，屬于固體氧化物燃料電池領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
固體氧化物燃料電池被譽(yù)為21世紀(jì)最富有開發(fā)與應(yīng)用潛力的綠色環(huán)保能源工 程，有著深刻的經(jīng)濟(jì)和社會背景。固體氧化物燃料電池是一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的 全固態(tài)電化學(xué)發(fā)電裝置，具有環(huán)境友好、能量轉(zhuǎn)換效率高和燃料適應(yīng)廣泛等優(yōu)點，是世界各 國競相發(fā)展的一種新型綠色能源。在固體氧化物燃料電池中，LSM被認(rèn)為是傳統(tǒng)的陰極材料，它具有電導(dǎo)率高，高的 催化活性，良好的化學(xué)穩(wěn)定性，熱膨脹系數(shù)較低等優(yōu)點，在固體氧化物燃料電池領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。由于目前固體氧化物燃料電池材料在高溫下離子導(dǎo)電率較高，因此它的工作溫度 較高，由于陰極材料和電解質(zhì)材料的熱膨脹系數(shù)的不匹配性，在高溫下會發(fā)生陰極材料的 剝落，尋找新的結(jié)構(gòu)來抑制陰極材料的剝落是人們關(guān)注的熱點之一，采用陰極的梯度結(jié)構(gòu) 設(shè)計能夠明顯改善由于熱膨脹系數(shù)不匹配而導(dǎo)致的陰極剝落問題。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述由于陰極材料和電解質(zhì)材料的熱膨脹系數(shù)的不匹配性而引起高溫 下會發(fā)生陰極材料的剝落的不足，本實用新型提供一種能改善燃料電池的反應(yīng)面積和熱膨 脹性能不匹配問題的固體氧化物燃料電池電極。本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種固體氧化物燃料電池電 極，具有作為陽極的m+YSZ層、作為陰極的LSM層和作為電解質(zhì)的YSZ層，利用等離子噴 涂、超音速火焰噴涂或其他噴涂處理工藝，通過制定合適的工藝參數(shù)，在常用的YSZ層上噴 涂具有梯度結(jié)構(gòu)的YSZ+LSM過渡層，在其上噴涂LSM涂層，使之成為YSZ-YSZ+LSM-LSM結(jié)構(gòu) 的電池陰極。并可根據(jù)具體需要選擇厚度合適的YSZ+LSM過渡層，利用不同的工藝調(diào)整涂 層，以達(dá)到工業(yè)用要求。具體地，所述YSZ層厚度為10-20微米，LSM層厚度為20-30微米， YSZ+LSM過渡層厚度為5-10微米。本實用新型具有使用原材料廣泛，加工方便、使用溫度范圍廣、耐沖擊、強(qiáng)度高等 特點，并且成本較低，機(jī)械性能較高，吸附氧的能力和解離氧的性能較好。適合廣泛用于燃 料電池的制備，并且能改善燃料電池的反應(yīng)面積和熱膨脹性能不匹配的問題，對于固體氧 化物燃料電池的應(yīng)用具有重要的意義。另外，燃料電池的反應(yīng)區(qū)域為陰極材料、電解質(zhì)和氧 的三相區(qū)，采用陰極的梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計也能夠明顯增加反應(yīng)的三相區(qū)。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖中1. LSM 層 2. YSZ+LSM 過渡層 3. YSZ 層 4. Ni+YSZ 層具體實施方式
如圖1所示一種固體氧化物燃料電池電極，具有作為陽極的Ni+YSZ層4、作為陰極 的LSM層1和作為電解質(zhì)的YSZ層3，在LSM層1和YSZ層3之間涂覆有YSZ+LSM過渡層 2。采用等離子噴涂或超音速火焰噴涂等方法制備涂層，固體氧化物燃料電池結(jié)構(gòu)為 陽極支撐結(jié)構(gòu)，在本結(jié)構(gòu)中，YSZ層2厚度控制在10-20微米，LSM層1厚度控制在20-30微 米，YSZ+LSM過渡層2控制在5-10微米。
權(quán)利要求1.一種固體氧化物燃料電池電極，具有作為陽極的Ni+YSZ層(4)、作為陰極的LSM層 (1)和作為電解質(zhì)的YSZ層(3)，其特征是在LSM層(1)和YSZ層(3)之間涂覆有YSZ+LSM 過渡層⑵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體氧化物燃料電池電極，其特征是所述YSZ層(3)厚度 為10-20微米，LSM層(1)厚度為20-30微米，YSZ+LSM過渡層(2)厚度為5_10微米。
專利摘要本實用新型涉及一種陰極涂層制備技術(shù)，屬于固體氧化物燃料電池領(lǐng)域。一種固體氧化物燃料電池電極，具有作為陽極的Ni+YSZ層、作為陰極的LSM層和作為電解質(zhì)的YSZ層，在LSM層和YSZ層之間涂覆有YSZ+LSM過渡層，其中YSZ層2厚度控制在10-20微米，LSM層1厚度控制在20-30微米，YSZ+LSM過渡層2控制在5-10微米。本實用新型具有使用原材料廣泛，加工方便、使用溫度范圍廣、耐沖擊、強(qiáng)度高等特點，并且成本較低，機(jī)械性能較高，吸附氧的能力和解離氧的性能較好，改善燃料電池的反應(yīng)面積和熱膨脹性能不匹配的問題，另外，燃料電池的反應(yīng)區(qū)域為陰極材料、電解質(zhì)和氧的三相區(qū)，采用陰極的梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計也能夠明顯增加反應(yīng)的三相區(qū)。
文檔編號H01M4/86GK201820841SQ20102022246
公開日2011年5月4日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者張東博 申請人:蘇州雅典娜科技有限公司