放入等静压机中进行热压，其中等静压机压强为40MPa，保压时间为lOmin，温度为80。。；
从塑封袋中取出后，根据实施例1的结构设计要求，对等静压后的素坯进行激光切割，得到柔性多孔阴极流道层素胚。
[0042]实施例5
制备半柔性复合双极板
以松油醇为胶黏剂，依顺序将阳极流道层、合金层、阴极流道层组合对齐并粘合为一体，在其上依靠相应质量重物的重力施加lOkPa的压强，放入烘箱中在40?85°C温度下保持0.5?2小时，得到复合双极板素胚。在实际装配电池堆时，所述复合双极板素胚可与单电池、密封垫一起，按照电池堆加压加热封接步骤直接进行装堆，所述复合双极板素胚可原位转变为所述复合双极板。为了模拟所述复合双极板原位转变为复合双极板的过程，单独在所述复合双极板素胚之上施加lOkPa的压强，放入高温炉中进行热处理，所述热处理的具体步骤为:以2°C /min的速率升温至850°C保温60min，再自然降温，取出后得到所述复合双极板。经压汞仪测试和阿基米德排水法测得阳极流道层和阴极流道层内部的气孔的孔径分别为0.5?5 μ m和0.5?10 μ m，孔隙率分别为30%和35%。
[0043] 产业应用性:本发明可应用于平板式固体氧化物燃料电池等领域。
【主权项】
1.一种平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板，其特征在于， 所述复合双极板为半柔性结构， 包括:中间合金层、位于所述中间合金层的一侧表面上的阳极流道层、以及位于所述中间合金层的另一侧表面上的阴极流道层， 所述中间合金层为硬性致密合金平板， 所述阳极流道层为具有燃料气流道的柔性多孔层， 所述阴极流道层为具有氧化气流道的柔性多孔层。2.根据权利要求1所述的平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板，其特征在于，所述中间合金层具有相互独立的燃料气传输孔道和氧化气传输孔道，所述阳极流道层与所述中间合金层边框及氧化气传输孔道对应位置的周边留有供气体密封用的空白区域，所述阴极流道层与所述中间合金层边框及燃料气传输孔道对应位置的周边留有供气体密封用的空白区域。3.根据权利要求1或2所述的平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板，其特征在于， 所述燃料气流道和所述阳极流道层内的气孔形成供燃料气传输的通道，其中所述燃料气流道的线宽为0.5?10mm，所述阳极流道层内的气孔的线宽为0.1?50 μ m，所述阳极流道层内的孔隙率为5%?50%之间可调； 所述氧化气流道和所述阴极流道层内的气孔形成供氧化气传输的通道，其中所述氧化气流道的线宽为0.5?10mm，所述阴极流道层内的气孔的线宽为0.1?50 μ m，所述阴极流道层内的孔隙率为5%?50%之间可调。4.根据权利要求1至3中任一项所述的平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板，其特征在于，所述中间合金层的厚度为0.2?1_，所述阳极流道层的厚度为0.2?1_，所述阴极流道层的厚度为0.2?2mm。5.根据权利要求1至4中任一项所述的平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板，其特征在于，所述阳极流道层的组成材料为镍基氧化物、铜基氧化物、铬基氧化物中的至少一种。6.根据权利要求1至5中任一项所述的平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板，其特征在于，所述阴极流道层的组成材料为La: xSrxMn03、La1 xSrxCo03、La1 xSrxCr! yFey<VFPILa, xSrxC0l yFey03中的至少一种，其中 0 <x 彡 0.8，0〈y 彡 0.8。7.—种权利要求1至6中任一项所述的平板式固体氧化物燃料电池用复合双极板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将镍基氧化物粉体、铜基氧化物粉体、铬基氧化物粉体中的至少一种作为阳极流道层的组成材料与有机添加剂、造孔剂及溶剂充分混合均匀，配成第一浆料，通过流延成型制得第一柔性素胚带，将Lai xSrxMn03?体、La i xSrxCo03?体、La i xSrxCri yFey03粉体和La, xSrxC0l yFey03粉体中的至少一种作为阴极流道层的组成材料与有机添加剂、造孔剂及溶剂充分混合均匀，配成第二浆料，通过流延成型制得第二柔性素胚带； (2)分别根据阳极流道层和阴极流道层的外围尺寸及厚度要求，将第一柔性素胚带和第二柔性素胚带分别依次经过切片、多层叠片及热压后得到第一柔性素胚层和第二柔性素胚层； (3)分别根据阳极流道层和阴极流道层的流道设计要求，分别将所述第一柔性素胚层和所述第二柔性素胚层进行裁剪，得到阳极流道层和阴极流道层； (4 )依顺序将所得的阳极流道层、合适尺寸的合金层、所得的阴极流道层组合对齐后粘合为一体，在加压加热条件下保持一段时间，得到复合双极板素胚； (5)按照平板式固体氧化物燃料电池堆的装堆要求，将所述复合双极板素胚装配至电池堆中，在电池堆加压加热封接过程中，所述复合双极板素胚将原位转变为所述复合双极板。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，在第一浆料和/或第二浆料中，有机添加剂包括分散剂、粘结剂、和/或塑化剂，其中，分散剂重量百分比为0.5?10wt%，造孔剂重量百分比为5?50wt%，粘结剂重量百分比为0.5?10wt%，塑化剂重量百分比为0.5?10wt%，溶剂重量百分比为0.5?40wt%o9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，所述第一柔性素胚带和/或所述第二柔性素胚带的厚度为0.08?0.16mm。10.根据权利要求7至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，以松油醇作为胶黏剂，依顺序将所得的阳极流道层、合适尺寸的合金层、所得的阴极流道层组合对齐并粘合为一体，在其上施加5?1kPa的压强以及在40?85°C温度下保持0.5?2小时。11.根据权利要求7至10中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，依次将单电池、密封垫和所述复合双极板素胚装配成电池堆，在电池堆加压加热封接过程中，在其上施加10?40kPa的压强，以I?2°C /分钟的升温速率，从室温升至750?800°C，并保温0.5?2小时，所述复合双极板素胚将原位转变为所述复合双极板。
【专利摘要】本发明涉及一种平板式固体氧化物燃料电池用半柔性复合双极板及其制备方法，所述复合双极板为半柔性结构，包括：中间合金层、位于所述中间合金层的一侧表面上的阳极流道层、以及位于所述中间合金层的另一侧表面上的阴极流道层，所述中间合金层为硬性致密合金平板，所述阳极流道层为具有燃料气流道的柔性多孔层，所述阴极流道层为具有氧化气流道的柔性多孔层。本发明设计的“柔性多孔|硬性致密|柔性多孔”复合结构，其中柔性多孔层包含毫米级和微米-亚微米级两种线宽尺度的气体传输通道，可有效改善反应气在流道层传输中的分布不均匀性问题，尤其是改善“凹槽”区域和“凸道”区域之间反应气存在过大浓度梯度的问题。
【IPC分类】H01M4/88, H01M4/86, H01M8/10
【公开号】CN105336963
【申请号】CN201510779928
【发明人】吴昊, 占忠亮, 钱继勤, 孟燮
【申请人】中国科学院上海硅酸盐研究所
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月13日