SOFC阳极支撑陶瓷管的制备方法及制备装置与流程

文档序号:12395316阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种SOFC阳极支撑陶瓷管的制备方法,其特征在于包括:

第一步:制备陶瓷泥料;将氧化锆粉体与氧化镍干混,氧化锆粉体与氧化镍的重量比为1:1,得到混合料;再在混合料中加入的造孔剂和粘结剂并进行混合,再加入水,经混料、捏合及泥练得到陶瓷泥料,陶瓷泥料的硬度需达到13-14 ,造孔剂占混合料的40%±3%,粘结剂占混合料的1%±0.3%,水占混合料的8%±1%;

制备电解质浆料;溶剂由甲苯与乙醇的混合而成,甲苯与乙醇的体积比例为0.85:1;按每1.5ml溶剂与每1g电解质粉体及每0.01g分散剂充分混合,得到混合液;再在混合液中,以每1.5ml混合液加入0.01g粘结剂及每1.5ml加入0.05g的硝酸,充分混合制成浆料;

第二步:将第一步的陶瓷泥料送入挤出机(1),挤出机(1)将陶瓷泥料挤压成陶瓷泥坯管;

第三步:第二步中所得到的陶瓷泥坯管经挤出机(1)的出口套设在引导杆总成(19)上并沿引导杆总成(19)移动,引导杆总成(19)穿过第一烘干箱(2)的进口(22)及出口(23),第一烘干箱(2)烘干引导杆总成(19)上的陶瓷泥坯管;引导杆总成(19)直径比陶瓷泥坯管的孔径小15%±3%;第一烘干箱(2)的进口(22)与出口(23)的孔径较陶瓷泥坯管的孔径大15%±3%;第一烘干箱(2)内的温度控制在40℃~60℃;

第四步:烘干后的陶瓷泥坯管沿着引导杆总成(19)进入多孔陶瓷(16)中的涂敷室(161)中,涂敷室(161)的孔径较陶瓷泥坯管外径大15%±3%;在常压下,由于多孔陶瓷(16)表面张力使第一步中的电解质浆料不能渗透进多孔陶瓷(16);当施以一定压强,电解质浆料渗透进多孔陶瓷,并在涂敷室(161)的外壁上形成挂珠,挂珠涂覆在涂敷室(161)中的陶瓷泥坯管的表面;

采用了粘稠度控制结构,其控制电解质浆料粘稠度在标准粘度±10%之间;采用了搅拌及温度控制结构,其控制电解质浆料的温度在常温至50℃之间;

采用压强控制结构,其可改变电解质浆料表面压强,使电解质浆料表面处于正压或负压状态,从而控制电解液浆料是否向多孔陶瓷渗透,当电解质浆料表面压强在0.13MP±5%,电解质浆料渗入多孔陶瓷(16)中;当电解质浆料表面压强小于0.1MP,电解质浆料停止渗入多孔陶瓷(16)中;以及

第五步:涂覆后的陶瓷泥坯沿着引导杆总成(19)进入第二烘干室(10)中进行烘干成型,用户可根据需要的长度将陶瓷泥坯切断制成所需要的SOFC阳极支撑陶瓷管,第二烘干箱(10)内的温度控制在常温至60℃。

2.根据权利要求1所述的SOFC阳极支撑陶瓷管的制备方法,其特征在于所述粘结剂是每1.5ml含有0.1g的聚乙烯醇缩丁醛。

3.根据权利要求1所述的SOFC阳极支撑陶瓷管的制备方法,其特征在于所述电解质粉体是氧化锆。

4.根据权利要求1所述的SOFC阳极支撑陶瓷管的制备方法,其特征在于所述分散剂是鱼油。

5.根据权利要求1所述的SOFC阳极支撑陶瓷管的制备方法,其特征在于在所述搅拌及温度控制结构中设有超声波分散结构(20),超声波分散结构(20)将电解质温度控制在30℃-50℃之间,从而避免电解质热聚集。

6.根据权利要求1所述的SOFC阳极支撑陶瓷管的制备方法,其特征在于所述挤出机(1)挤出陶瓷泥坯管的速度与陶瓷泥坯管的壁厚成反比,陶瓷泥坯管的壁厚每增加20%,挤出速度调低10%。

7.根据权利要求1所述的SOFC阳极支撑陶瓷管的制备装置,其特征在于所述第一烘干箱(2)的工作时长t1与陶瓷泥坯管的壁厚成正比,根据陶瓷泥坯管的壁厚调整比例常数C ,设定壁厚0.5mm,C为1, 壁厚每增加20%, C增加10%,微波工作时间t1 =Ct1

8.根据权利要求1所述的SOFC阳极支撑陶瓷管的制备装置,其特征在于所述多孔陶瓷(16)的孔粒直径2微米,空隙率30%;在常压下,施以0.03MP压强,电解质浆料渗透多孔陶瓷,并在涂敷室(161)的外壁上形成挂珠。

9.一种SOFC阳极支撑陶瓷管的制备装置,其特征在于包括:

挤出机(1);所述挤出机(1)进口与陶瓷泥坯料连通,陶瓷泥坯料通过挤出机(1)的出口后被挤压成管状;

第一烘干箱(2)及引导杆总成(19);所述引导杆总成(19)总成的一端可拆卸的安装在挤出机(1)的出口端面上,在所述第一烘干箱(2)中设有第一烘干箱进口(22)及第一烘干箱进口(23),所述引导杆总成(19)穿过第一烘干箱进口(22)及第一烘干箱出口(23),陶瓷泥坯料通过所述挤出机(1)的出口后形成陶瓷泥坯管套设在引导杆总成(19)上并沿着引导杆总成(19)移动进入第一烘干箱(2)中,陶瓷泥坯管的内径比引导杆总成(19)的外径大15%±3%,陶瓷泥坯管的外径比第一烘干箱进口(22)及第一烘干箱出口(23)的孔径小15%±3%;

容器(3);所述容器(3)与第一烘干箱出口(23)连通,在所述容器(3)的上部设有空气室(32);

搅拌及温度控制结构;所述搅拌及温度控制结构包括右转动盘(17)、左转动盘(13)、连接件(15)及超声波分散结构(20);所述左转动盘(13)及右转动盘(17)分别位于容器(3)内的左侧及右侧并可转动,所述连接件(15)的两端分别与右转动盘(17)及左转动盘(13)固定,所述容器(3)的内壁与右转动盘(17)及左转动盘(13)相互配合形成浆料池(31),所述浆料池(31)位于空气室(32)下方并与空气室(32)连通,浆料池(31)与容器(3)的进料口(33)连通;所述超声波分散结构(20)固定设在左转动盘(4)或右转动盘(3)上,超声波分散结构(20)对浆料池(11)内的浆料进行震动搅拌;

转动结构(9);所述转动结构(9)与右转动盘(17)连接并带动右转动盘(17)转动,右转动盘(17)通过连接件带动左转动盘(13)转动;

多孔陶瓷(16);所述多孔陶瓷(16)的两端分别设在右转动盘(17)及左转动盘(13)上,多孔陶瓷(16)随右转动盘(17)转动,在多孔陶瓷(16)中设有涂敷室(161),浆料可通过多孔陶瓷(5)在涂敷室(51)的外壁上形成挂珠,所述涂敷室(51)的进口与第一烘干箱出口(23)连通,所述引导杆总成(19)插设在涂敷室(51)中,陶瓷泥坯管沿着引导杆总成(19)进入涂敷室(51)中,涂敷室(51)的孔径较陶瓷泥坯管的直径大15%±3%;

压强控制结构;所述压强控制结构包括增压测压结构(8)及泄压结构(5);所述增压测压结构(8)的出气口与空气室(32)连通,增压测压结构(8)测量并增大空气室(32)内的压强;所述泄压结构(5)的进气口与空气室(32)连通,泄压结构(2)可降低空气室(32)内的压强;

粘稠度控制结构;所述粘稠度控制结构包括高压喷雾嘴(7)及搅拌测速结构(6);所述高压喷雾嘴(7)的出口与浆料池(31)连通,高压喷雾嘴(7)的进口与外界浆料连通,所述搅拌测速结构可测量浆料的粘稠度,用户根据浆料粘稠度变化调整高压喷雾嘴(2)的工作状态;

第二烘干箱(10);在所述第二烘干箱(10)中设有第二烘干箱进口(102)及第二烘干箱出口(103),所述第二烘干箱进口(102)与涂敷室(161)的出口连通,所述引导杆总成(19)穿过第二烘干箱进口(102)及第二烘干箱出口(103),涂覆好的陶瓷泥坯管套设在引导杆总成(19)上并沿着引导杆总成(19)移动进入第二烘干箱(102)中,涂覆好的陶瓷泥坯管外径比第二烘干箱进口(102)及第二烘干箱出口(103)的孔径小15%±3%;以及

若干个微波发生器(11);若干个所述微波发生器(11)分别设在第一烘干箱(2)及第二烘干箱(10)中,微波发生器(11)产生微波射在对应的管状陶瓷泥坯料上。

10.根据权利要求6所述的SOFC阳极支撑陶瓷管的制备装置,其特征在于在所述第一烘干箱(2)上开设有第一出风口(21),在第二烘干箱(10)上开设有第二出风口(101),在第一及第二烘干箱(2,10)上均设有温感器。

11.根据权利要求6所述的SOFC阳极支撑陶瓷管的制备装置,其特征在于在所述引导杆总成(19)包括一根以上的引导杆,相邻两引导杆互相螺纹连接从而可以增长引导杆的长度,最左的端引导杆与挤出机(1)的出口端螺纹连接。

12.根据权利要求6所述的SOFC阳极支撑陶瓷管的制备装置,其特征在于所述增压测压结构(8)包括压力表(81)及进气管(82),所述进气管(82)的进口与外界气体连通,进气管(82)的出口与空气室(32)连通,所述压力表(81)与空气室(32)连通,压力表(81)测量空气室(32)的空气压强;所述泄压结构(5)包括压帽(51)及泄压嘴(52),所述泄压嘴(52)的进口与空气室(32)连通,所述压帽(51)套设在泄压嘴(52)的出口上,压帽(51)质量为120克,泄压嘴(52)的孔径面积为28.26mm2

13.根据权利要求6所述的SOFC阳极支撑陶瓷管的制备装置,其特征在于所述转动结构(9)包括步进电机(91)、主动齿轮(92)及从动齿轮(93);其中所述步进电机(91)设在容器(3)的外壁上,步进电机(91)的输出轴与主动齿轮(92)轴连接,主动齿轮(92)与从动齿轮(93)啮合,从动齿轮(93)控制多孔陶瓷(16)、左转动盘(13)及右转动盘(17)转动。

14.根据权利要求10所述的SOFC阳极支撑陶瓷管的制备装置,其特征在于还包括右轴承套(18)及左轴承套(12);所述右轴承套(18)及左轴承套(12)分别固定在容器(3)内壁的右侧及左侧,从动齿轮(93)、多孔陶瓷(16)的右端及右转动盘(17)均设在右轴承套(18)上并能随右轴承套(18)一起转动,多孔陶瓷(5)的左端及左转动盘(13)均设在左轴承套(8)上并能随左轴承套(8)转动。

15.根据权利要求6所述的SOFC阳极支撑陶瓷管的制备装置,其特征在于所述粘度传感结构(6)包括直流电机(61)、安装架(62)、光接收器(63)、光发送管(64)、光通圆盘(65)及旋转头(66);所述直流电机(61)与旋转头(66)的一端轴连接从而带动旋转头(66)转动,所述旋转头的另一端部位于浆料池(31)中;所述光通圆盘(65)固定设在旋转头(66)的转轴上,在光通圆盘(65)上均匀的设有一个以上的测量孔(651);所述安装架(62)设在容器(3)的外壁上,所述光接收器(63)及光发送管(64)均固定设在安装架(62)上,光接收器(63)及光发送管(64)分别位于光通圆盘(65)的上部及下部并相互对应,光发送器(64)发出的光信号穿过测量孔(651)发送至光接收器(63)中,光接收器(63)、光发送管(64)及测量孔(65)相互配合测量出旋转头(66)的实时转速,用户根据旋转头(66)的实时转速调整高压喷雾嘴(7)的喷淋量。

16.根据权利要求6所述的SOFC阳极支撑陶瓷管的制备装置,其特征在于还包括两个密封圈(14), 所述两个密封圈(14)分别套设在右转动盘(17)及左转动盘(13)的外沿上。

17.根据权利要求6所述的SOFC阳极支撑陶瓷管的制备装置,其特征在于所述超声波分散结构(20)包括一个以上的超声波换能器(201)及一个以上的工具头(202),所述每个超声波换能器(201)固定设在左转动盘(13)且均匀排布,所述每个工具头(202)的一端插设在对应的超声波换能器(201)上,工具头(202)位于浆料池(31)中。

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