一种约束型固体氧化物燃料电池及电堆制造技术

本实用新型专利技术公开了一种约束型固体氧化物燃料电池及电堆，包括阳极支撑层，以及设置在所述阳极支撑层一侧的阳极功能层，设置在所述阳极功能层上的电解质层、设置在所述电解质层上的阴极层；所述阳极支撑层远离阳极功能层的另一侧面上设置有约束层；所述约束层为沿其周向设置的第一约束条，第一约束条围合形成封闭区域。本实用新型专利技术提供的阳极支撑的半电池具有良好的平整度和力学性能，无需后续处理，仅再制备一层阴极层即可直接使用，提高生产效率的同时降低产品的次品率，具有较高的社会使用价值和应用前景。值和应用前景。值和应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种约束型固体氧化物燃料电池及电堆


[0001]本技术涉及固体氧化物燃料电池
，尤其涉及一种约束型固体氧化物燃料电池及电堆。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池（SOFC）是基于陶瓷材料的全固态能量转换装置，通过高温电化学反应将燃料中的化学能直接转化为电能，所用燃料可以是氢气、一氧化碳以及其他碳氢化合物。
[0003]SOFC常见的结构类型有管式和平板式两种。两种电池结构各自具有不同的特点，因而应用的范围也不同。平板型SOFC的优点是制备工艺简单，造价低；而且平板型SOFC电流收集均匀，流经路径短，所以平板型电池的输出功率密度也较管式高。
[0004]平板式SOFC在烧制大尺寸单电池时，总是会遇到烧结后样品不平整的问题。单电池的平整度不足，会给电池组装成堆带来很大的困难，阻碍了燃料电池的大规模应用。CN207426028U公开了一种半电池对称的固体氧化物燃料电池，该方法在单电池结构的基础上以阳极支撑层为中心对称地制备了阳极活性层和电解质层。由于阳极支撑层为多孔结构，但是电解质层为致密结构，致密的电解质层会阻挡气体的传输，所以在后续的加工中仍需要去除多余的阳极活性层和电解质层。通过对称烧结的方式使其达到我们的要求，但是这不仅提高了整体工艺的复杂性，同时也会增加次品率、提高生产成本。
[0005]于是，专利技术人有鉴于此，秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种约束型固体氧化物燃料电池及电堆，以期达到更具有实用价值的目的。
技术内容
[0006]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的固体氧化物电池烧结平整性问题，提供一种约束型固体氧化物燃料电池，该约束型固体氧化物燃料电池具有制备方法简单，无需后续处理的特点。
[0007]为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：
[0008]一种约束型固体氧化物燃料电池，包括阳极支撑层，以及设置在所述阳极支撑层一侧的阳极功能层，设置在所述阳极功能层上的电解质层、设置在所述电解质层上的阴极层；所述阳极支撑层远离阳极功能层的另一侧面上沿其周向设置的第一约束条，第一约束条围合形成封闭区域。
[0009]优选地，所述第一约束条的厚度为10
‑
30μm；宽度为5
‑
15mm。
[0010]优选地，在所述第一约束条形成的区域内还设有至少一个第二约束条。
[0011]优选地，当所述第二约束条的数量大于1时，各第二约束条是相互平行的。
[0012]优选地，在所述第一约束条形成的区域内还设有至少一个与第二约束条相交的第三约束条。
[0013]优选地，当所述第三约束条的数量大于1时，各第三约束条是相互平行的。
[0014]优选地，所述第二约束条的厚度为10
‑
20μm；宽度为1
‑
10mm。
[0015]优选地，所述第三约束条的厚度为10
‑
20μm；宽度为1
‑
10mm。
[0016]优选地，所述的约束型固体氧化物燃料电池还包括：设置在所述电解质层和所述阴极层之间的阻隔层。
[0017]优选地，所述阳极支撑层为流延法或干压法制备。
[0018]优选地，所述阳极功能层、电解质层、阻隔层和约束层均采用丝网印刷的方法制备。
[0019]优选地，所述阳极功能层、电解质层和阻隔层可以是一次烧结完成的，也可以是多次烧结完成的。
[0020]优选地，烧结时约束层与承烧板接触，承烧板为多孔陶瓷板，包括但不限于多孔锆板，升温速度应根据不同约束层的结构进行相应的调整
[0021]一种电堆，包括若干个堆叠的固体氧化物燃料电池，所述固体氧化物燃料电池为约束型固体氧化物燃料电池。
[0022]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0023]1、在阳极支撑的固体氧化物燃料电池的支撑层外侧加工上一特定结构薄层，使电池在烧结过程中可以保持平整，取代了以往压板烧结的方式，消除了压板对电解质层或阻隔层造成损伤的风险；
[0024]2、相较于对称结构的固体氧化物燃料电池，本技术中工艺流程简单，能够显著提高生产效率；
[0025]3、本技术提供的约束型固体氧化物燃料电池具有良好的平整度（平整度σ=1.04)，无需后续处理，可直接使用，提高生产效率的同时降低产品的次品率，具有较高的社会使用价值和应用前景。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本技术的整体结构示意图；
[0028]图2为本技术实施例1所述约束层结构示意图；
[0029]图3为本技术实施例1所述约束层立体结构示意图；
[0030]图4为本技术实施例2所述约束层结构示意图；
[0031]图5为本技术实施例3所述约束层结构示意图；
[0032]图6为本技术实施例4所述约束层结构示意图；
[0033]图7为本技术实施例4所述约束层结构示意图；
[0034]图8为平整度定量测试模型。
[0035]图中：阳极支撑层1、阳极功能层2、电解质层3、阻隔层4、阴极层5、第一约束条6、第二约束条7、第三约束条8。
具体实施方式
[0036]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0037]固体氧化燃料电池烧结时，电池的主体结构中阳极支撑体是收缩最快、收缩率最大，收缩的不同步导致在阳极支撑体和阳极功能层的界面处产生应力σ
a
，最终导致阳极支撑体的弯曲。当另一界面也存在阳极功能层、电解质层等时，就会产生与σ
a
相反的应力σ
b
，降低阳极支撑层的弯曲程度。所以通过控制约束层的面积、厚度，使得σ
a=
σ
b
，烧结时，阳极支撑体就不会为弯曲。
[0038]本技术中，平整度的测试模型如图8所示，其中，d为待测样品厚度，d1和d2分别为测试模具的厚度，D为测试模具和待测样品的总厚度，平整度的计算公式如下：
[0039]平整度σ=(D
‑
d1‑
d2)/d；
[0040]其中，σ≥1，且σ越接近1，样品的平整度越好；当σ=1时，样品的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种约束型固体氧化物燃料电池，包括阳极支撑层（1），以及设置在所述阳极支撑层（1）一侧的阳极功能层（2），设置在所述阳极功能层（2）上的电解质层（3）、设置在所述电解质层（3）上的阴极层（5）；其特征在于，所述阳极支撑层（1）远离阳极功能层（2）的另一侧面上沿其周向设置的第一约束条（6），第一约束条（6）围合形成封闭区域。2.根据权利要求1所述的约束型固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述第一约束条（6）的厚度为10
‑
30μm；宽度为5
‑
15mm。3.根据权利要求1所述的约束型固体氧化物燃料电池，其特征在于，在所述第一约束条（6）形成的区域内还设有至少一个第二约束条（7）。4.根据权利要求3所述的约束型固体氧化物燃料电池，其特征在于，当所述第二约束条（7）的数量大于1时，各第二约束条（7）是相互平行的。5.根据权利要求3或4所述的约束型固体氧化物燃料电池，其特征在于，在所述第一约束条（6）形成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，蒋学鑫，王韶晖，
申请(专利权)人：安徽壹石通材料科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：