用于固体氧化物燃料电池的粘结层的制作方法_4

文档序号:9925489阅读:来源:国知局
6.9微米,至少约7.5微米,或至少约8.1微米的d50;或者其中所述双峰粒子尺寸分布的第一峰具有不大于约10.3微米,不大于约9.6微米,不大于约9.2微米,或不大于约8.5微米的d50。
[0070]项目8.根据前述项目中任一项所述的固体氧化物燃料电池堆,其中所述双峰粒子尺寸分布的第一峰的粒子具有在约8.2微米至约8.9微米的范围内的d50。
[0071]项目9.根据前述项目中任一项所述的固体氧化物燃料电池堆,其中所述双峰粒子尺寸分布的第二峰的粒子具有至少约15.9微米,至少约19.3微米,至少约24.8微米,或至少约32.6微米;或者不大于约50.8微米,不大于约43.2微米,不大于约46.7微米,或不大于约38.1微米的(150。
[0072]项目10.根据前述项目中任一项所述的固体氧化物燃料电池堆,其中所述双峰粒子尺寸分布的第二峰的粒子具有在约21.8微米至约27.4微米的范围内的d50。
[0073]项目11.根据前述项目中任一项所述的固体氧化物燃料电池堆,其中所述粘结材料包含至少约38?丨%的双峰粒子尺寸分布的第一峰的粒子(以粒子的总重量计),至少约43wt%的双峰粒子尺寸分布的第一峰的粒子(以粒子的总重量计),或至少约48wt %的双峰粒子尺寸分布的第一峰的粒子(以粒子的总重量计);或者其中所述粘结材料包含不大于约6Iwt %的双峰粒子尺寸分布的第一峰的粒子(以粒子的总重量计),不大于约57wt %的双峰粒子尺寸分布的第一峰的粒子(以粒子的总重量计),不大于约53wt%的双峰粒子尺寸分布的第一峰的粒子(以粒子的总重量计),或不大于约50wt%的双峰粒子尺寸分布的第一峰的粒子(以粒子的总重量计)。
[0074]项目12.根据前述项目中任一项所述的固体氧化物燃料电池堆,其中所述粘结材料包含至少约37双〖%的双峰粒子尺寸分布的第二峰的粒子(以粒子的总重量计),至少约44wt %的双峰粒子尺寸分布的第二峰的粒子(以粒子的总重量计),或至少约47wt %的双峰粒子尺寸分布的第一峰的粒子(以粒子的总重量计);或者其中所述粘结材料包含不大于约59wt%的双峰粒子尺寸分布的第一峰的粒子(以粒子的总重量计),不大于约55wt %的双峰粒子尺寸分布的第一峰的粒子(以粒子的总重量计),或不大于约50wt%的双峰粒子尺寸分布的第一峰的粒子(以粒子的总重量计)。
[0075]项目13.根据前述项目中任一项所述的固体氧化物燃料电池堆,其中所述粘结材料包括与双峰粒子尺寸分布的第二峰的粒子的含量基本上相等的双峰粒子尺寸分布的第一峰的粒子的含量。
[0076]项目14.根据前述项目中任一项所述的固体氧化物燃料电池堆,其中所述粘结层包含油墨,在所述油墨中,粘结材料包含于载体材料内。
[0077]项目15.根据项目14所述的固体氧化物燃料电池堆,其中所述油墨包含至少约64wt%的LSM粒子,至少约69wt%的LSM粒子(以油墨总重量计),至少约73wt %的1^]\1粒子(以油墨总重量计),或至少约76wt^^^LSM粒子(以油墨总重量计);或者其中所述油墨包含不大于约88wt5"^^LSM粒子(以油墨总重量计),不大于约83wt5"^^LSM粒子(以油墨总重量计),或不大于约80wt5^^^LSM粒子(以油墨总重量计)。
[0078]项目16.根据项目14至15中任一项所述的固体氧化物燃料电池堆,其中所述油墨包含在油墨的总重量的约83wt %至油墨的总重量的约77wt %范围内的LSM粒子。
[0079]项目17.根据项目14至16中任一项所述的固体氧化物燃料电池堆,其中所述油墨的粘度为至少约56千厘泊(kcps),至少约801^卩8,至少约1121^卩8,或至少约1311^卩8;或者其中所述油墨的粘度不大于约196kcps,不大于约175kcps,不大于约160kcps,或不大于约139kcps0
[0080]项目18.根据项目14至17中任一项所述的固体氧化物燃料电池堆,其中所述油墨的粘度在约90kcps至约150kcps的范围内。
[0081]项目19.根据前述项目中任一项所述的固体氧化物燃料电池堆,所述第一和第二固体氧化物燃料电池的外部多孔电极层为正极层。
[0082]项目20.根据前述项目中任一项所述的固体氧化物燃料电池堆,所述第一和第二固体氧化物燃料电池的外部多孔电极层为包含LSM的正极层,其中所述粘结材料包含LSM。
[0083]项目21.根据项目I至18中任一项所述的固体氧化物燃料电池堆,所述第一和第二固体氧化物燃料电池的外部多孔电极层为包含金属陶瓷材料的负极层,其中所述粘结材料包含相同的金属陶瓷材料。
[0084]项目22.根据项目I至18中任一项所述的固体氧化物燃料电池堆,其中所述第一和第二固体氧化物燃料电池的外部多孔电极层为包含N1-YSZ的负极层,其中所述粘结材料包含N1-YSZ。
[0085]项目23.根据项目I所述的固体氧化物燃料电池,其中第一类型的多孔电极层为包含亚锰酸镧锶(LSM)的正极层。
[0086]项目24.根据项目23所述的固体氧化物燃料电池,其中所述粘结层包含至少约80wt %的LSM粒子,所述LSM粒子具有双峰粒子尺寸分布。
[0087]项目25.根据项目I所述的固体氧化物燃料电池,其中第一类型的多孔电极层为包含镍和氧化钇稳定的氧化锆(N1-YSZ)的负极层。
[0088]项目26.根据项目23所述的固体氧化物燃料电池,其中所述粘结层包含至少约80wt %的附-YSZ粒子,所述N1-YSZ粒子具有双峰粒子尺寸分布。
[0089]项目27.—种用于将相同类型的两个电极层结合在一起的固体氧化物燃料电池堆的粘结材料,所述粘结材料包含油墨,所述油墨包含:
[0090]油墨的总重量的至少约80的%的1^1粒子,所述LSM粒子包含于载体材料内,且所述LSM粒子具有双峰粒子尺寸分布;或
[0091]油墨的总重量的至少约80?丨%的祖-¥32粒子,所述N1-YSZ粒子包含于载体材料内,且所述N1-YSZ粒子具有双峰粒子尺寸分布。
[0092]项目28.—种将两个固体氧化物燃料电池单元结合在一起以形成固体氧化物燃料电池堆的方法,所述方法包括:
[0093]将第一固体氧化物燃料电池单元和第二固体氧化物燃料电池单元装载至镂版印刷装置中,每个燃料电池单元在燃料电池单元的外表面上具有至少一个第一类型的多孔电极层;
[0094]将油墨提供至所述镂版印刷装置,所述油墨包含粒子,所述粒子具有至少一种与所述第一类型的多孔电极层的组成相同的材料组分,且所述粒子组成所述油墨的总重量的至少约60wt% ;
[0095]通过所述镂版印刷装置将所述油墨施用至第一和第二固体氧化物燃料电池单元的外表面上的第一类型的电极层;以及
[0096]将第一固体氧化物燃料电池单元的第一类型的电极层结合至第二固体氧化物燃料电池单元的第一类型的电极层,以形成固体氧化物燃料电池堆;
[0097]其中控制所述油墨的干燥速率,从而当第一固体氧化物燃料电池单元的电极结合至第二固体氧化物燃料电池单元的电极时,所述油墨不干燥。
[0098]项目29.根据项目28所述的方法,其还包括:
[0099]在将油墨施用至第一固体氧化物燃料电池单元的电极之前,将第一MYLAR镂版置于第一固体氧化物燃料电池单元的外表面上的第一类型的电极层上;以及
[0100]在将油墨施用至第二固体氧化物燃料电池单元的电极之前,将第二MYLAR镂版置于第二固体氧化物燃料电池单元的外表面上的第一类型的电极层上。
[0101]项目30.根据项目28或29中任一项所述的方法,其还包括在将油墨施用至第一和第二固体氧化物燃料电池单元的电极之前,混合油墨并将其脱气。
[0102]项目31.根据项目28至30中任一项所述的方法,其中将第一固体氧化物燃料电池单元的第一类型的电极层结合至第二固体氧化物燃料电池单元的第一类型的电极层包括
[0103]当在每个表面上的油墨仍然湿润时,使所述燃料电池单元的打印侧联合在一起;
[0104]在室温下在约l-2psi的压力下将所述燃料电池单元压制在一起达约1-2小时,以部分结合所述燃料电池单元;
[0105]在无任何施加的压力的情况下,在大约1050°C至大约1350°C范围内加热部分结合的燃料电池单元达2小时;以及
[0106]在至少约0.110^的压力下在大约1250°(:至大约1350°(:的范围内加热燃料电池单元达约I至3小、时。
[0107]项目32.根据项目28至31中任一项所述的方法,其中仅施用一个油墨层。
[0108]项目33.根据项目32所述的方法,其中所述油墨层为至少约40微米,至少约81微米,至少约113微米,至少约148微米,至少约174微米,或至少约202微米;或其中所述粘结层的厚度不大于约305微米,不大于约279微米,不大于约256微米,或不大于约229微米。
[0109]项目34.根据项目28至30中任一项所述的方法,其还包括对所述固体氧化物燃料电池堆进行热处理。
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