專利名稱：非對稱性微孔結(jié)構(gòu)的固體氧化物燃料電池多孔電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于燃料電池及其配件范疇，具體涉及一種非對稱性微孔結(jié)構(gòu)的固體氧化物燃料電池多孔電極。
背景技術(shù)：
固體氧化物燃料電池(So1id Oxide Fuel Cells，SOFC)由于具有能量轉(zhuǎn)化效率高，無腐蝕，易實(shí)現(xiàn)熱、電聯(lián)供以及對環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)受到人們越來越廣泛的關(guān)注，并成為各國竟相開發(fā)的新能源技術(shù)。
目前，現(xiàn)有技術(shù)的固體氧化物燃料電池，主要以YSZ為電解質(zhì)基體，兩面分別涂覆陰極和陽極后制成，這樣的電池需要在近1000℃的高溫下操作，對電池材料的要求非?？量蹋苽浜筒僮鞒杀径己芨?，如能將操作溫度降低到800℃以下，則可以應(yīng)用較便宜的金屬連接材料，從而大大降低生產(chǎn)成本并延長電池使用壽命，因此，制備出高性能的中溫(600～800℃)固體氧化物燃料電池(Intermediate Temperature-Solid Oxide Fuel Cells，IT-SOFC)已成為人們研究的主要目標(biāo)。
然而，以多孔陽極為基體的固體氧化物燃料電池存在一個問題，現(xiàn)有技術(shù)中，固體氧化物燃料電池的電極基體，基本上都是兩面對稱結(jié)構(gòu)的，即為了保證陽極基體具有一定的支撐強(qiáng)度則必須有一定的厚度，這樣必然會產(chǎn)生較大的濃差極化過電位，要減少濃差極化必須增加陽極孔徑和孔隙率，可這又會影響其強(qiáng)度。同時，在多孔電極上制備致密的電解質(zhì)膜也受基體孔徑大小的影響，一般來說，太大的孔徑必然會提高制膜的難度并降低電解質(zhì)膜的性能。
要使電極基體的厚度和強(qiáng)度均適中，最理想的是使多孔電極具有非對稱的結(jié)構(gòu)，即電極基體總體上具有較大的孔徑和孔隙率，而在涂覆電解質(zhì)膜的一面則相對地致密，這樣，既可以避免出現(xiàn)過大的濃差極化，同時又不影響電解質(zhì)膜的制成。目前，最常用的方法是在制備電解質(zhì)膜之前，對多孔電極進(jìn)行表面修飾，而這必然又會增加制備困難，提高電池的制備成本。況且，在壓制法制備陽極基底的過程中，物料面的不均勻也會影響孔結(jié)構(gòu)，這些因素也將導(dǎo)致得到的陽極基體孔結(jié)構(gòu)的不確定性。
因此，現(xiàn)有技術(shù)壓制法制備的電極不可能有這樣理想的結(jié)構(gòu)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，是開發(fā)既簡便又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的，一種非對稱性微孔結(jié)構(gòu)的固體氧化物燃料電池多孔電極。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是研制一種非對稱性微孔結(jié)構(gòu)的固體氧化物燃料電池多孔電極，包括帶有微孔的電極基體，其特征是電極基體的微孔是非對稱結(jié)構(gòu)的，電極基體中的微孔孔徑沿基體厚度方向呈遞減變化。
上述的電極基體一側(cè)微孔的孔徑大于另一側(cè)；上述的電極基體大孔徑微孔一側(cè)的空隙率大于另一側(cè)；上述的電極基體的形狀是圓形、矩形或管狀。上述的電極材料粒徑應(yīng)在0.01～10μm。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)合理，制備簡便，成本低廉，可以根據(jù)需要，很容易制成不同尺寸、規(guī)則或不規(guī)則的幾何形狀的，固體氧化物燃料電池用非對稱性微孔結(jié)構(gòu)的多孔電極。


圖1是本實(shí)用新型一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是電極大孔徑微孔一側(cè)的結(jié)構(gòu)正視示意圖；圖3是電極致密微孔一側(cè)的結(jié)構(gòu)正視示意圖。
具體實(shí)施方式
圖中，1是電極基體；2是電極基體大孔徑微孔的一側(cè)；3是電極基體致密小孔徑微孔的另一側(cè)。
將有機(jī)聚合物溶解在有機(jī)溶劑中制得聚合物溶液，加入陶瓷電解質(zhì)粉體，充分?jǐn)嚢枋蛊渫耆鶆虻胤稚⒃诰酆衔锶芤褐?；將上述含電解質(zhì)的聚合物漿料用模具成型，浸入凝結(jié)水浴中使其固化制得電極基體，得到一個理想的，非對稱性微孔結(jié)構(gòu)的固體氧化物燃料電池多孔電極。
電極基體總體上具有較大的孔徑和孔隙率，一面的微孔孔徑較大，而在另一面則相對地致密，這樣，既可以避免出現(xiàn)過大的濃差極化，同時又不影響電解質(zhì)膜的制成。
本實(shí)用新型很好地解決了上述難題，結(jié)構(gòu)合理，制備簡便，而成本低廉?？梢砸徊街瞥删哂蟹菍ΨQ結(jié)構(gòu)的固體氧化物燃料電池多孔電極，即電極中的微孔沿著電極基體的厚度方向具有一定的孔徑分布，其中一面具有較大的孔徑和較高的空隙率，而另一面則孔徑較小，比較致密；此外，它也可以保證制備的電極厚薄均勻，且可以根據(jù)需要制成任意大小和形狀的多孔電極。
權(quán)利要求1.一種非對稱性微孔結(jié)構(gòu)的固體氧化物燃料電池多孔電極，包括帶有微孔的電極基體，其特征是電極基體的微孔是非對稱結(jié)構(gòu)的，電極基體中的微孔孔徑沿基體厚度方向呈遞減變化。
2.按照權(quán)利要求1所述的非對稱性微孔結(jié)構(gòu)的固體氧化物燃料電池多孔電極，其特征是所述的電極基體一側(cè)微孔的孔徑大于另一側(cè)。
3.按照權(quán)利要求1所述的非對稱性微孔結(jié)構(gòu)的固體氧化物燃料電池多孔電極，其特征是所述的電極基體大孔徑微孔一側(cè)的空隙率大于另一側(cè)。
4.按照權(quán)利要求1所述的非對稱性微孔結(jié)構(gòu)的固體氧化物燃料電池多孔電極，其特征是所述的電極基體的形狀是圓形、矩形或管狀。
5.按照權(quán)利要求1所述的非對稱性微孔結(jié)構(gòu)的固體氧化物燃料電池多孔電極，其特征是所述的電極材料粒徑應(yīng)在0.01～10μm。
專利摘要本實(shí)用新型屬于燃料電池及其配件范疇，具體涉及一種非對稱性微孔結(jié)構(gòu)的固體氧化物燃料電池多孔電極。包括帶有微孔的電極基體，其特征是電極基體的微孔孔徑結(jié)構(gòu)是非對稱的，電極基體中的微孔孔徑沿基體厚度方向呈遞減變化。其電極基體一側(cè)微孔的孔徑大于另一側(cè)；上述的電極基體大孔徑微孔一側(cè)的空隙率大于另一側(cè)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)合理，制備簡便，成本低廉，可以根據(jù)需要，很容易制成不同尺寸、不同形狀的，固體氧化物燃料電池用非對稱性微孔結(jié)構(gòu)的多孔電極。
文檔編號H01M4/86GK2708513SQ03269789
公開日2005年7月6日 申請日期2003年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月8日
發(fā)明者譚小耀, 孟波, 楊乃濤 申請人:譚小耀