0 wt.%，相应的淀粉含量为GDC-N1质量的0 wt.%、30wt.%和40 wt.%，球磨工艺为首先在250转/分钟转速下球磨120分钟，然后将转速提升至600转/分钟球磨900分钟，最后在250转/分钟转速下球磨120分钟以获得电极浆料;收集上述电极浆料，并将其置于密闭收集瓶内待用；
(2)收集上述电极浆料，并将其置于密闭收集瓶内待用。
[0050](3)打开3D打印机电源，将经过表面清洁处理的致密SDC电解质片作为打印基体固定于3D打印台上，并将打印台的温度设定为50°C，打印时间间隔为15分钟。
[0051 ] (4)将阴极浆料放入打印墨盒中，并将相应墨盒固定于3D打印机墨盒位置。
[0052](5)将打印程序输入至3D打印机中，并调整墨盒出墨方式及打印起始位置准备打印。
[0053](6 )开始第一层打印工作，待打印完毕后等待15分钟，使打印浆料中的溶剂得到充分挥发，打印材料能够很好的粘附于基片上。
[0054](7)根据实际需要更换墨盒中电极浆料的组分，按照步骤(5)和(6)开展后续各层的打印工作。其中每层的厚度约为0.8微米，共打印20层，从电解质/阳极界面至阳极层表面GDC组分从60 wt.%(2层)相继降低至50 wt.%(2层)和40界1%(16层)。
[0055](8)待电极打印完毕后将其从3D打印机中取出，置于马弗炉中进行烧结处理。其中所述烧结制度为以1°C/分钟的速度升温至400°C并保温240分钟，然后以2°C/分钟的速度升温至1350 °C并保温480分钟，最后以2°C/分钟的速度降至室温即可得到所述固体氧化物燃料电池电极。
[0056]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种固体氧化物燃料电池电极，其包括设于电解质层上、具有多孔结构的电极本体，其特征在于:在所述具有多孔结构的电极本体上还形成有多个气体通道，所述气体通道具有第一延伸方向，且在该第一延伸方向上形成相对的第一端和第二端，所述第一端和第二端中的至少一个开口。2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于:所述多个气体通道在所述电极本体上均匀分布。3.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于:所述第一延伸方向为电极本体的厚度方向，所述第一端远离所述电解质层，所述第二端靠近所述电解质层，所述的第一端开口，所述的第二端开口或封闭。4.根据权利要求1或2或3所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于:所述的气体通道还具有与所述第一延伸方向垂直的第二延伸方向，在所述第二延伸方向上形成相对的第三端和第四端，所述第三端和第四端均开口而与外界连通。5.根据权利要求4所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于:所述多个气体通道并排且等间距布置，使所述电极本体形成长条状栅格结构。6.根据权利要求4所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于:所述的电极本体为方形，所述第二延伸方向与所述电极本体的一条边的延伸方向平行。7.根据权利要求3所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于:所述多个气体通道成排成列排布，使所述电极本体形成网格状栅格结构。8.根据权利要求3所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于:所述的气体通道自所述第一端向第二端的横截面积不变或逐渐变小。9.根据权利要求1或3或8所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于:所述气体通道在所述第一延伸方向上的横截面的宽度在0.1?100微米之间。10.根据权利要求9所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于:所述气体通道在所述第一延伸方向上的横截面的宽度在1?10微米之间。11.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于:所述电极本体的不同空间位置处的组分相同或不同。12.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于:所述电极本体通过先利用3D打印机打印出电极前体，然后进行烧结得到。13.—种如权利要求1至11中任一项权利要求所述的固体氧化物燃料电池电极的制备方法，其特征在于:该方法利用3D打印机来制备所述电极，具体包括如下步骤: (1)根据要制备的电池电极的组分，来配制相应的电极浆料； (2 )根据要制备的电极的结构制定打印程序，并输入到3D打印机中； (3)设置3D打印机打印的参数:包括温度、打印层数，打印时间间隔； (4)按照设定的打印程序和参数，以包含电解质层的材料作为打印基体，放入相应的电极浆料，进行3D打印，得到电极前体； (5)将打印得到的电极前体进行烧结处理，即得所述固体氧化物燃料电池电极。14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于:步骤(1)实施如下:将电极粉体和造孔剂置于球磨罐中，加入乙基纤维素的松油醇溶液作为粘合剂进行球磨处理即得所述电极浆料，所述造孔剂为淀粉、玉米粉、纳米碳材料中的一种或多种的组合、其添加质量为电极粉体质量的0.01%?40%;所述的乙基纤维素的松油醇溶液中乙基纤维素的质量含量为3%?10%，所述乙基纤维素的松油醇溶液的加入量为所述电极粉体和造孔剂总质量的0.5?3倍。15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于:步骤(1)中，球磨的方法如下:先在200-350转/分钟下球磨5-180分钟使材料混合均匀，然后将转速提升至500-900转/分钟下球磨10-720分钟以降低球磨罐中粉体的颗粒度，最后在200-350转/分钟下球磨5-180分钟，即得电极浆料。16.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于:通过控制步骤(1)所制备的电极浆料的粘稠度来控制每次打印的厚度，且控制每次打印的厚度为0.5?1微米;设置打印层数为15?25层，设定打印温度为30?70°C，设定打印时间间隔为10-60分钟。17.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于:步骤(4)中，所述包含电解质层的材料为电解质片、或由电解质层和与所述待制备的电极相反的电极层构成的支撑半电池。18.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于:步骤(5)中，所述烧结处理的烧结制度如下:首先以1°C/分钟?1.5°C/分钟的速度升温至400?600°C并保温5?240分钟，然后以2?8°C/分钟的速度升温至900?1350°C并保温30?480分钟，最后以2?8°C/分钟的速度降至室温Ο19.一种固体氧化物燃料电池，其特征在于:包括如权利要求1至12中任一项权利要求所述的固体氧化物燃料电池电极。
【专利摘要】本发明涉及一种固体氧化物燃料电池电极及其制备方法和基于其的固体氧化物燃料电池，其包括设于电解质层上、具有多孔结构的电极本体，特别是：在所述具有多孔结构的电极本体上还形成有多个气体通道，该气体通道具有第一延伸方向，且在该第一延伸方向上形成相对的第一端和第二端，第一端和第二端中的至少一个开口以将气体通道与外界连通。通过这些气体通道可以调控优化气体在电极内部的扩散，进而有效缓解或避免固体氧化物燃料电池实际工作过程中普遍存在的反应位置分布不均及由此导致的温度场分布不均等问题；此外，气体通道的设置还有利于阳极处（氧离子导体固体氧化物燃料电池）或阴极处（质子导体固体氧化物燃料电池）生成水的及时排出。
【IPC分类】H01M4/88, H01M8/1009, H01M4/86
【公开号】CN105470529
【申请号】CN201510874862
【发明人】庞胜利, 沈湘黔, 潘铁政, 范景波, 赵程, 冯玉华
【申请人】苏州攀特电陶科技股份有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月3日