专利名称：一种中温固体氧化物燃料电池复合双层阳极及制备的制作方法
技术领域：
本发明涉及中温固体氧化物燃料电池阳极技术，特别涉及一种可用作中温固体氧化物燃料电池的平板式复合双层阳极放大技术。
为达到上述目的，本发明公开了一种中温固体氧化物燃料电池复合双层阳极，由电流收集层和活性电化学反应层组成，其中，由含有商品Nio的NiO-YSZ混合物，配上聚乙烯醇缩丁醛粘结剂构成电流收集层；由硝酸镍分解的NiO与YSZ混合，配上聚乙烯醇缩丁醛粘结剂构成活性电化学反应层；将上述二层通过滚压合二为一的工艺制成复合双层阳极，并在复合双层阳极上镀有YSZ薄膜固体电解质。
在含有商品NiO的NiO-YSZ混合物中，商品NiO含量为30-75(wt)％，配上10-40(wt)％的聚乙烯醇缩丁醛粘结剂；在由硝酸镍分解的NiO与YSZ混合的混合物中，硝酸镍在650-900℃分解的NiO含量为30-80(wt)％，配上10-40(wt)％的聚乙烯醇缩丁醛粘结剂。
聚乙烯醇缩丁醛粘结剂由聚乙烯醇缩丁醛、 邻苯二甲酸二正辛脂，正丁醇组成，其比例为邻苯二甲酸二正辛脂5-30％，聚乙烯醇缩丁醛5-30％，正丁醇40-90％。
聚乙烯醇缩丁醛粘结剂配方中的正丁醇，也可以用丙醇、异丙醇或异丁醇。
一种中温固体氧化物燃料电池复合双层阳极的制备方法，其步骤依序为第一步，先用商品NiO和氧化钇稳定氧化锆(YSZ)混合配上聚乙烯醇缩丁醛粘结剂滚压成电流收集层，后将硝酸镍分解的NiO和YSZ混合配上聚乙烯醇缩丁醛粘结剂滚压成活性电化学反应层；第二步，将上述两层在滚压机上合二为一，滚压成一定厚度的复合双层阳极；第三步，将复合双层阳极镀上YSZ薄膜固体电解质后，在230℃-1400℃升温、去除有机粘结剂、烧结，丝网印刷LSM阴极，再进行燃料电池性能测试。其中所述硝酸镍分解NiO的方法是，将硝酸镍在管式炉中分解，以2-10℃/min升温，400℃/1-4h，800℃/2-10h分解烧结。中温固体氧化物燃料电池复合双层阳极的制备方法，其中是以2-10℃/min速率升温，各段保温时间为200-250℃/0.5-2h，400-450℃/0.5-4h，1000℃/0.5-2h，1400℃/1-6h，电池在650℃-800℃运转。
本发明中所使用的YSZ固体薄膜电解质按中国专利申请号99112870.2所提供的方法制备。
本发明所使用的复合双层为阳极底的三合一按中国专利申请号99113329.3所提供的方法制备。
固体氧化物燃料电池复合双层阳极制备。
称取30g商品NiO，24.2g YSZ，在无水乙醇中研磨混合后，加上27.0g聚乙烯醇缩丁醛粘结剂(粘结剂组成及配方比例聚乙烯醇缩丁醛∶邻苯二甲酸二正辛酯∶正丁醇＝20∶20∶100)滚压成1.0mm厚阳极电流收集层；称取2.8g硝酸镍在800℃/2-6h分解NiO后、与2.2g YSZ研磨混合加上2.5g粘结剂滚压成0.2mm厚阳极活性层，再将两层合二为一，滚压成1.1mm厚复合双层阳极。
实施例2固体氧化物燃料电池电极制备将复合双层阳极按专利号991122870.2的技术镀上10-20um固体电解质薄膜，以2-10℃/min升温，230℃/1-2h，400℃/1-4h热处理去除粘结剂，1400℃/2-5h烧结，用丝网印刷LSM阴极材料，烧结。
实施例3固体氧化物燃料电池性能评价为了和复合双层阳极进行对比实验，另外还制备了单纯商品NiO为基底的燃料电池电极，性能测试以H2、O2为燃料，工作温度为800℃，两种电极性能见表1。从表1可以看出，虽然两者开路电位都在1伏以上，但复合阳极的电池性能输出功率比单层商品NiO性能要高50％表1.两种电池性能比较
权利要求
1.一种中温固体氧化物燃料电池复合双阳极，由电流收集层和活性电化学反应层组成，其特征在于，由含有NiO的NiO和氧化钇稳定氧化锆混合，NiO-YSZ混合物，配上聚乙烯醇缩丁醛粘结剂构成电流收集极；由硝酸镍分解的NiO与YSZ混合，配上聚乙烯醇缩丁醛粘结剂构成活性电化学反应层；将上述二层通过滚压合二为一的工艺制成复合双层阳极；并在复合双层阳极的反应层侧上制备YSZ薄膜固体电解质。
2.如权利要求1所述的中温固体氧化物燃料电池复合双层阳极，其特征在于，在含有NiO的NiO-YSZ混合物中，NiO含量为30-75(wt)％，配上10-40(wt)％的聚乙烯醇缩丁醛粘结剂；在由硝酸镍分解的NiO与YSZ混合的混合物中，硝酸镍在650-900℃分解的NiO含量为30-80(wt)％，配上10-40(wt)％的聚乙烯醇缩丁醛粘结剂。
3.如权利要求1所述的中温固体氧化物燃料电池复合双层阳极，其特征在于，聚乙烯醇缩丁醛粘结剂由聚乙烯醇缩丁醛、邻苯二甲酸二正辛脂，正丁醇组成，其比例为邻苯二甲酸二正辛脂5-30％，聚乙烯醇缩丁醛5-30％，正丁醇40-90％。
4.如权利要求3所述的中温固体氧化物燃料电池复合双层阳极，其特征在于，聚乙烯醇缩丁醛粘结剂配方中的正丁醇，可以用丙醇、异丙醇或异丁醇。
5.一种中温固体氧化物燃料电池复合双层阳极的制备方法，其步骤依序为第一步，先用NiO和氧化钇稳定氧化锆(YSZ)混合，配上聚乙烯醇缩丁醛粘结剂滚压成电流收集极，后将硝酸镍分解的NiO和YSZ混合配上聚乙烯醇缩丁醛粘结剂，滚压成活性电化学反应层；第二步，将上述两层在滚压机上合二为一，滚压成复合双层阳极；第三步，将复合双层阳极镀上YSZ薄膜固体电解质后，在230℃-1400℃升温、去除有机粘结剂、烧结，丝网印刷LSM阴极，再进行燃料电池性能测试。
6.如权利要求5所述的中温固体氧化物燃料电池复合双层阳极的制备方法，其中所述硝酸镍分解NiO的方法是，将硝酸镍在管式炉中分解，以2-10℃/min升温，400℃/1-4h，800℃/2-10h分解烧结。
7.如权利要求5所述的中温固体氧化物燃料电池复合双层阳极的制备方法，其特征在于以2-10℃/min速率升温，各段保温时间为200-250℃/0.5-2h、400-450℃/0.5-4h，、1000℃/0.5-2h，、1400℃/1-6h，电池在650℃-800℃运转。
全文摘要
一种中温固体氧化物燃料电池复合双层阳极，由电流收集层NiO－YSZ和活性电化学反应层硝酸镍分解的NiO－YSZ两层组成先将NiO按30％－75％和YSZ混合，配上聚乙烯醇缩丁醛粘结剂滚压成阳极电流收集层，再将硝酸镍在800℃分解的NiO与YSZ混合，配上粘结剂滚压成活性电化学反应层；再将上述两层合二为一滚压成复合双层阳极；最后在复合双层阳极制备上YSZ薄膜固体电解质后，在230℃－1400℃升温、去除粘结剂、烧结，丝网印刷LSM阴极进行性能测试。以H
文档编号H01M4/86GK1464577SQ0212483
公开日2003年12月31日 申请日期2002年6月20日 优先权日2002年6月20日
发明者董永来, 程谟杰, 周利 申请人:中国科学院大连化学物理研究所