System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种燃料电池阻挡层浆料及其制备方法技术_技高网

一种燃料电池阻挡层浆料及其制备方法技术

技术编号:43591777 阅读:3 留言:0更新日期:2024-12-11 14:43
本发明专利技术公开了一种燃料电池阻挡层浆料及其制备方法,属于燃料电池技术领域,针对目前燃料电池存在GDC层在现有工艺下无法烧结致密而影响燃料电池性能的问题,通过在GDC浆料中加入草酸钆、草酸铈、油酸铈、柠檬酸铈、钆喷酸等有机化合物粉体,可以极大提高GDC粉的烧结活性,形成致密的烧结结构,降低GDC层厚度,提升燃料电池性能,可有效解决GDC层在现有工艺下无法烧结致密的问题。本发明专利技术增加了钆、铈有机化合物类添加物相,添加物相在烧结时可以分解成纳米颗粒均匀分布在无机相中,降低GDC层烧结活化能,形成更加致密的烧结结构,从而降低GDC层厚度,提升了燃料电池的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池,具体为一种燃料电池阻挡层浆料及其制备方法


技术介绍

1、固体氧化物燃料电池片由阳极材料、电解质材料、阻挡层材料和阴极材料构成。阻挡层材料由氧化钆(化学式为ga2o3)和氧化铈(化学式为ceo2)材料构成,简称gdc,阻挡层也被称为gdc层。

2、在制作燃料电池时,先通过流延方法制作好阴极层和电解质层,然后把阴极层和电解层通过加压叠层,在1400℃条件下烧结成半电池。然后通过丝网印刷方法,把gdc层浆料印刷在半电池上,在1250℃或更低的温度下烧结,使gdc层固定在半电池上。

3、由于燃料电池的工艺限制,gdc层的烧结温度要求低于1250℃,如公开号为cn117790853a的专利申请。而氧化钆和氧化铈的熔点分别为2330℃和2397℃,在此温度下不能烧结致密,只能通过增加厚度来提高gdc层和半电池片在烧结时的反应,但这会降低燃料电池的性能。


技术实现思路

1、针对目前燃料电池存在gdc层在现有工艺下无法烧结致密而影响燃料电池性能的问题,本专利技术提供了一种燃料电池阻挡层浆料及其制备方法,通过在gdc浆料中加入草酸钆、草酸铈、油酸铈、柠檬酸铈、钆喷酸等有机化合物粉体,可以极大提高gdc粉的烧结活性,形成致密的烧结结构,降低gdc层厚度,提升燃料电池性能,可有效解决gdc层在现有工艺下无法烧结致密的问题。

2、为实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:一种燃料电池阻挡层浆料,包括有机相、无机相和添加物相,其特征是:

3、所述有机相、无机相、添加物相的重量百分比组成为:

4、有机相15~50%、无机相50~75%、添加物相0.5~10%;

5、所述有机相包括高分子聚合物、有机溶剂和有机助剂,所述高分子聚合物、有机溶剂、有机助剂的重量百分比组成为:

6、高分子聚合物5~30%、有机溶剂20~95%、有机助剂15%及以下;

7、所述添加物相为钆、铈的有机化合物。

8、优选的,所述有机相、无机相、添加物相的重量百分比组成为:有机相30~40%、无机相55~65%、添加物相5~10%。

9、优选的,所述高分子聚合物、有机溶剂、有机助剂的重量百分比组成为:高分子聚合物5~15%、有机溶剂80~95%、有机助剂5~10%。

10、所述高分子聚合物包括但不限于聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素、硝基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、醇酸树脂、松香树脂。所述有机溶剂包括但不限于柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三辛酯、戊二醇、松油醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚醋酸酯、醋酸丁酯。所述有机助剂包括但不限于卵磷脂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、聚酰胺蜡、聚丙烯酸、十八胺、硬脂酸酯、1,4-丁内脂、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、油氨基油酸酯。

11、优选的,所述无机相包括氧化钆、氧化铈或二者按不同比例搭配的混合物。

12、优选的,所述添加物相包括草酸钆、钆喷酸、油酸铈、柠檬酸铈、草酸铈、硬脂酸钆、硬脂酸铈、月桂酸钆等一种或几种。本专利技术包括但不限于上述钆、铈有机化合物,可以在烧结时分解出形成纳米氧化钆、氧化铈的有机化合物都具有此种效果。

13、本专利技术还提供另一种技术方案:一种燃料电池阻挡层浆料的制备方法,步骤如下:

14、1)制备有机相:按照重量百分比组成将高分子聚合物加热溶解于有机溶剂中,然后添加有机助剂,在搅拌器搅拌的条件下直至高分子聚合物完全溶解,冷却后得到有机相。

15、2)制备浆料:按照重量百分比组成将有机相、无机相和添加物相使用搅拌机混合均匀,之后用三辊研磨机充分研磨至细度在3μm及以下,得到浆料。

16、优选的,步骤1)中,先将有机溶剂按比例加入容器中,然后将高分子聚合物在搅拌条件下加入,在80~85℃条件下溶解于有机溶剂中,最后添加有机助剂;搅拌至混合物透明后冷却,得到有机相。

17、优选的,步骤2)中,无机相中氧化钆与氧化铈的质量比为(1~3):(7~9)。

18、优选的,步骤2)中,添加物相占总重量的5~8%。

19、本专利技术的原理是:在烧结时,有机化合物粉体通过分解时生成相应的氧化物纳米粉体,此粉体由于比表面积大,活化能低,可以有效地促进烧结,提高烧结致密性。如果不采用有机化合物的添加方式,而采用直接添加纳米氧化物粉,会难以保证纳米粉的分散和均匀分布,浆料制作会产生困难。而且制备好的纳米粉由于比表面积大会在制备后产生团聚现象,即使把团聚打开也会在粉体表面吸附物质来降低表面能,也就相应降低了烧结活性。采用添加有机化合物的方式,在烧结时分解出纳米粉会避免上述缺点。

20、与现有技术相比,本专利技术具有以下优点和效果:本专利技术增加了钆、铈有机化合物类添加物相,添加物相在烧结时可以分解成纳米颗粒均匀分布在无机相中,降低gdc层烧结活化能,形成更加致密的烧结结构,从而降低gdc层厚度,提升了燃料电池的性能。

本文档来自技高网
...

【技术保护点】

1.一种燃料电池阻挡层浆料,包括有机相、无机相和添加物相,其特征是:

2.根据权利要求1所述的燃料电池阻挡层浆料,其特征是,所述有机相、无机相、添加物相的重量百分比组成为:有机相30~40%、无机相55~65%、添加物相5~10%。

3.根据权利要求1所述的燃料电池阻挡层浆料,其特征是,所述高分子聚合物、有机溶剂、有机助剂的重量百分比组成为:高分子聚合物5~15%、有机溶剂80~95%、有机助剂5~10%。

4.根据权利要求1所述的燃料电池阻挡层浆料,其特征是,所述高分子聚合物包括聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素、硝基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、醇酸树脂和松香树脂;所述有机溶剂包括柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三辛酯、戊二醇、松油醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚醋酸酯和醋酸丁酯;所述有机助剂包括卵磷脂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、聚酰胺蜡、聚丙烯酸、十八胺、硬脂酸酯、1,4-丁内脂、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇和油氨基油酸酯。

5.根据权利要求1所述的燃料电池阻挡层浆料,其特征是,所述无机相包括氧化钆、氧化铈或二者按不同比例搭配的混合物。

6.根据权利要求1所述的燃料电池阻挡层浆料,其特征是,所述添加物相包括草酸钆、钆喷酸、油酸铈、柠檬酸铈、草酸铈、硬脂酸钆、硬脂酸铈、月桂酸钆中的一种或几种。

7.一种权利要求1-6中任一项所述的燃料电池阻挡层浆料的制备方法,其特征是,步骤如下:

8.根据权利要求7所述的燃料电池阻挡层浆料的制备方法,其特征是,步骤1)中,先将有机溶剂按比例加入容器中,然后将高分子聚合物在搅拌条件下加入,在80~85℃条件下溶解于有机溶剂中,最后添加有机助剂;搅拌至混合物透明后冷却,得到有机相。

9.根据权利要求7所述的燃料电池阻挡层浆料的制备方法,其特征是,步骤2)中,无机相中氧化钆与氧化铈的质量比为(1~3):(7~9)。

10.根据权利要求7或9所述的燃料电池阻挡层浆料的制备方法,其特征是,步骤2)中,添加物相占总重量的5~8%。

...

【技术特征摘要】

1.一种燃料电池阻挡层浆料,包括有机相、无机相和添加物相,其特征是:

2.根据权利要求1所述的燃料电池阻挡层浆料,其特征是,所述有机相、无机相、添加物相的重量百分比组成为:有机相30~40%、无机相55~65%、添加物相5~10%。

3.根据权利要求1所述的燃料电池阻挡层浆料,其特征是,所述高分子聚合物、有机溶剂、有机助剂的重量百分比组成为:高分子聚合物5~15%、有机溶剂80~95%、有机助剂5~10%。

4.根据权利要求1所述的燃料电池阻挡层浆料,其特征是,所述高分子聚合物包括聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素、硝基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、醇酸树脂和松香树脂;所述有机溶剂包括柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三辛酯、戊二醇、松油醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚醋酸酯和醋酸丁酯;所述有机助剂包括卵磷脂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、聚酰胺蜡、聚丙烯酸、十八胺、硬脂酸酯、1,4-丁内脂、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇和油氨基油酸酯。

5....

【专利技术属性】
技术研发人员:赵阔张栎方姚宇赵明亮冯秀杰
申请(专利权)人:浙江新纳陶瓷新材有限公司
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1