一种金属支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法

专利名称：一种金属支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法
技术领域：
本发明属于固体氧化物燃料电池(SOFC)的制备方法，具体涉及一种 金属支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法。
背景技术：
根据支撑体类型的不同，传统的固体氧化物燃料电池(SOFC)可以 分为电解质支撑型固体氧化物燃料电池、阳极支撑型固体氧化物燃料电 池和阴极支撑型固体氧化物燃料电池。在各种类型支撑的固体氧化物燃 料电池中，支撑体材料都属于陶瓷材料或金属陶瓷复合材料。由于陶瓷 材料不易加工，抗热冲击性及焊接性差，导致单电池在电堆组装过程难 度增加，容易破裂。
电解质薄膜化及低温新型电解质材料的开发，有效降低了固体氧化 物燃料电池的工作温度(600 800 。C)，从而扩大了固体氧化物燃料电池材 料的选择范围，使金属材料在固体氧化物燃料电池中的应用成为可能。 近年来，选用金属材料作为固体氧化物燃料电池的支撑体材料，制备金 属支撑型固体氧化物燃料电池的研究备受关注。相对于陶瓷或金属陶瓷 材料，金属材料具有高电子电导、高热导率、良好的延展性及易加工成 型、低成本等优点，使得金属支撑型固体氧化物燃料电池具有较好的机 械强度、导电性能等优点，因此成为固体氧化物燃料电池未来的一个发 展方向。
相比于传统的电极支撑型固体氧化物燃料电池或电解质支撑型固体 氧化物燃料电池，金属支撑型固体氧化物燃料电池具有较多的优点。由 于固体氧化物燃料电池电解质的致密化烧结温度一般较高(>1300 。C)，而如此高的温度很容易造成金属材料的氧化，因此，在金属支撑型固体氧 化物燃料电池的制备中，电解质的致密化烧结成为当前的难点。根据电 解质的成型方法，目前金属支撑型固体氧化物燃料电池的制备主要分为 两类 一类是低温成型制备方法，如脉冲激光沉积、化学气相沉积、悬 浮等离子喷涂等，所制备的电解质较为致密，且烧结温度低，能有效抑 制金属的氧化，但此类方法对设备要求较高，工艺复杂，从而导致高的
审'J备成本；见Shiqiang Hui, Dongfang Yang, Zhenwei Wang, et al.
"Metal-supported solid oxide fUel cell operated at 400~600 °C" (Journal of Power Sources, 2007, 167: 336-339)。另一类则是采用在还原气氛中高温 共烧的方法，在还原气氛中高温共烧，虽可以简化成型工艺，并能运用 湿法陶瓷成型工艺制备电解质以降低生产成本，但在还原气氛中高温共 烧很容易造成金属支撑体与阳极功能层之间金属元素的相互扩散，从而 降低电池性能；例如在Fe-Cr基支撑型SOFC中，支撑体中的Cr元素扩 散进入阳极功能层易造成电池性能的大幅下降，而阳极层中的金属元素 如Ni扩散到Fe-Cr支撑体中则会引起支撑体热膨胀系数的变化，导致电 解质层的开裂；见Michael C. Tucker, Grace Y. Lau, C P. Jacobson.
"Performance of metal-supported SOFCs with infiltrated electrodes"
(Journal of power sources, 2007， 171:477-482 )。

发明内容
本发明提供一种金属支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法，目的 在于简化工艺，降低成本，制备出具有优异电性能的燃料电池。
本发明的一种金属支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法，包括如 下步骤
(1)制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍20 23、造孔剂1 1.5、粘结剂2.2 2.5、增塑剂2.2 2.5、分散剂0.3 0.4、有机溶剂96 104，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂和分散剂溶于有机溶剂中，加 入除泡剂4 7滴，球磨制成流延浆料；
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到 氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成符合尺寸要求的氧化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷阳极功能层材料和电解质层材料，制备出固体氧化物燃料半电池;
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1370 1450。C下进行高温烧结，实现电解质的致密化，烧结时施加压 力为650 750 Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层材料，并在1100 1300 。C温度下进行烧 结，实现阴极层与电解质层的烧结，固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在700 800。C温度下，将固体氧化物燃料单电池置 于还原气氛中，通过对氧化镍的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获 得金属镍支撑型固体氧化物燃料电池。
所述的制备方法，其特征在于，所述制备流延浆料步骤中. 所述造孔剂为淀粉、碳粉中的一种；
所述粘结剂为聚乙烯醇縮丁醛、聚丙烯酸酯、甲基纤维素中的一种； 所述增塑剂为邻苯二甲酸丁苄脂、聚烷撑二醇、磷酸甲苯二苯酯、己二
酸丙二醇聚酯中的一种或几种；
所述分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯、三硬脂酸甘油酯、鱼油中的一种； 所述有机溶剂为三乙醇胺、苯乙烯、二甲苯、无水乙醇中的一种 或几种。所述的制备方法，其特征在于
所述制备半电池步骤中，所述阳极功能层材料为NiO-YSZ 、 NiO-GDC或NiO-SDC中的一种，NiO-YSZ中，NiO与YSZ的重量比为 64 70: 36 30， YSZ为8 10%mol Y203掺杂Zr02; NiO-GDC中，NiO 与GDC的重量比为64 70: 36 30， GDC为10 20%mol Gd掺杂的 Ce02; NiO-SDC中，NiO与SDC的重量比为:64 70: 36 30， SDC为 10 20%mol Sm掺杂的Ce02;
所述制备半电池步骤中，所述电解质层材料为GDC、 YSZ、 LSGM或 SDC中的一种，其中，GDC为10 20°/。mol Gd掺杂的Ce02; YSZ为8 10%mol Y203掺杂Zr02; LSGM为10 15°/。mol Sr和20 25%mol Mg 掺杂的LaGa03; SDC为10 20%mol Sm掺杂的Ce02;
所述制备单电池步骤中，所述阴极功能层材料为LSCN、 Pd-YSZ、 LSCF-GDC或LSCN-YSZ中的一种，LSCN为10 30%mol Sr和10 30%molNi掺杂的LaCoC)3; Pd-YSZ中，Pd与YSZ的重量比为6.6 7: 94 93， YSZ为8 10。/。molY203掺杂Zr02; LSCF-GDC中，LSCF与 GDC的重量比为2 6:98 94，LSCF为30 50。/omolSr和10 30%mol Co掺杂的LaFe03， GDC为10 20%mol Gd掺杂的Ce02; LSCN-YSZ 中，LSCN与YSZ的重量比为4 8:96 92，LSCN为10 30%molSr和 10 30%mol Ni掺杂的LaCo03， YSZ为8 10%mol Y203掺杂Zr02。
所述的制备方法，其特征在于
所述还原步骤中，所述还原气氛为112和N2混合气体或者H2和Ar 混合气体；H2和N2混合气体为体积百分比4% 20°/。 H2， 96% 80% N2; H2和Ar混合气体为体积百分比4% 20% H2， 96% 80% Ar。
本发明选用氧化镍作为支撑体材料，氧化镍属于陶瓷材料，能够与电池其他组件实现高温共烧结，并且具有合适的热膨胀系数，避免高温 烧结中因热膨胀系数不匹配造成的电解质层开裂等缺陷；采用成本较低、 效率较高的丝网印刷工艺制备电解质及电极功能层；电解质的致密化通 过在空气气氛中高温烧结实现，所需设备简单，工艺简化；电解质层经 高温共烧即达到完全致密化，并与阳极支撑体实现了良好接触。在高温 共烧过程中，阳极功能层与氧化镍支撑体之间没有元素的相互扩散或不 良反应发生；随后通过丝网印刷阴极功能层，并可自行选择烧结温度， 避免烧结温度过高造成阴极活性的降低。本发明中通过还原氧化镍来制 备多孔的金属镍支撑体，简单有效。支撑体及阳极层中的氧化镍经过还 原反应后，均能呈现出多孔结构，以满足气体传输和阳极层三相反应区 的要求。
与现有技术相比，本发明所选材料来源广泛，制备工艺简单，成本 较低，所制备的SOFC在750 。C下所测得的开路电压为1.01 V，最大功 率密度为0.64 w/cm2,可用于大面积金属支撑型固体氧化物燃料电池的制 备。


图l为本发明的工艺流程图2为实施例1所制备的金属镍支撑型固体氧化物燃料电池截面扫 描电镜(SEM)图3为实施例1所制备的金属镍支撑型固体氧化物燃料电池阳极层 X射线衍射(XRD)图谱；
图4为实施例1所制备的金属镍支撑型固体氧化物燃料电池在 650-800 。C所测得的电压一电流密度曲线(V-I)及功率密度一电流密度曲 线(P-I);
图5为实施例2所制备的金属支撑型固体氧化物燃料电池截面扫面电镜(SEM)图。
具体实施例方式
图l为本发明的流程图，以下结合实施例对本发明具体说明。
实施例1:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍230g、造孔剂碳粉15
g、粘结剂聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 25 g、增塑剂邻苯二甲酸丁节脂(BBP) / 聚垸撑二醇(PAG)(重量比，1: 1)25g、分散剂鱼油4g、有机溶剂二甲苯 /无水乙醇(重量比，1: 1)104g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮7滴，球磨制成流延浆料；
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到
厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-YSZ阳极功能层和YSZ电解质层，NiO与YSZ的重量比为 64:36 ， YSZ为8%mol Y203掺杂的Zr02，制备出固体氧化物燃料半电 池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1450 。C烧结2个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为750Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化
物燃料半电池上印刷Pd-YSZ阴极功能层，Pd与YSZ的重量比6.6:94， YSZ为8%mol Y203掺杂的Zr02，并在1300 °C温度下烧结2个小时， 实现阴极层与电解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在750 °C温度下，将固体氧化物单电池置于H2和 N2混合气体还原气氛中(5%H2+95%N2,vol.°/。)，对氧化镍经过11小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃料电池。
图2为实施例1所制得的金属镍支撑型SOFC的SEM截面图，从图 中可以看出，经高温烧结后，该电池支撑体与电池其他组件接触良好， 界面处无分层或者裂纹出现，电解质层非常致密，无明显缺陷，且支撑 体和阳极功能层均呈现出多孔结构，有利于气体传输。
图3为实施例1所制得的金属镍支撑型SOFC阳极层的X射线衍射 图谱，可以看出，氧化镍基本全部还原为镍，从而表明氧化镍支撑体在 750。C经11小时的还原反应后，能还原为多孔的金属镍支撑体。
图4为实施例1所制得的金属镍支撑型SOFC在650-800 。C所测得 的V-I曲线和P-I曲线，测试结果表明，该电池在650、 700、 750、 800 。C 的最大功率密度分别为0.23、 0.38、 0.64和0.81 w/cm2。结果表明，本发 明制备的金属镍支撑型SOFC具备优异的电性能。
实施例2:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍200g、造孔剂碳粉IO g、粘结剂聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 22 g、增塑剂邻苯二甲酸丁苄脂(BBP) / 聚垸撑二醇(PAG)(重量比，1: 1)22 g、分散剂鱼油3g、有机溶剂二甲苯
/无水乙醇(重量比，1: 1)96 g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂和
分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮4滴，球磨制成流延浆料；
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到
厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷阳极功能层NiO-YSZ和YSZ电解质层，NiO与YSZ的重量比为 64:36， YSZ为8%mol￥203掺杂的Zr02，制备出固体氧化物燃料半电池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后，在1370 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化,烧结时施加压力为650Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层Pd-YSZ， Pd与YSZ的重量比7:93， YSZ 为8%mol Y203掺杂的Zr02，并在1300 °C温度下烧结2个小时，实现阴 极层与电解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在750 °C温度下，将固体氧化物单电池置于H2和 N2混合气体还原气氛中(4% H2+96% N2 , vol.%)，对氧化镍经过9小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
图5为实施例2所制得的金属镍支撑型SOFC的SEM截面图，可以 看出，当烧结温度为1370。C时，烧结的电解质层就已经非常致密，烧结 温度的降低不但可以防止支撑体在共烧时过于致密，增加随后的还原难 度，而且可以避免阳极层颗粒的长大，降低电池性能。
实施例3:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍200g、造孔剂淀粉10 g、粘结剂甲基纤维素22g、增塑剂己二酸丙二醇聚酯/聚垸撑二醇(PAG) (重量比，1: 1)22g、分散剂三硬脂酸甘油酯3 g、有机溶剂苯乙烯/无 水乙醇(重量比，1: 1)96 g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂和分散 剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延浆料；
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到 厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-YSZ阳极功能层和YSZ电解质层，NiO与YSZ的重量比为 70:30， YSZ为8%mol Y203掺杂的Zr02，制备出固体氧化物燃料半电池；(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后，
在1400 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCN-YSZ， LSCN与YSZ重量比为4: 96， LSCN为腦mol Sr和腦molNi掺杂的LaCo03， YSZ为8%mol Y203掺杂的Zr02,并在1150。C温度下烧结2个小时，实现阴极层与电 解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在800 °C温度下，将固体氧化物单电池置于H2和 Ar混合气体还原气氛中(10%H2+90%Ar,vol.°/。)，对氧化镍经过7小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例4:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍200g、造孔剂淀粉10 g、粘结剂甲基纤维素22 g、增塑剂己二酸丙二醇聚酯/聚垸撑二醇(PAG) (重量比，1: 1)22g、分散剂三硬脂酸甘油酯3 g、有机溶剂苯乙烯/无 水乙醇(重量比，1: 1)96 g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂和分散 剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延浆料；
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到 厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-YSZ阳极功能层和YSZ电解质层，NiO与YSZ的重量比为 70:30， YSZ为8%mol Y203掺杂的Zr02，制备出固体氧化物燃料半电池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1400 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化,烧结时施加压力为700Pa;(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCN-YSZ， LSCN与YSZ重量比为8: 92， LSCN为10% mol Sr和10% mol Ni掺杂的LaCo03, YSZ为8%mol Y203掺杂的ZK)2，并在1150。C温度下烧结2个小时，实现阴极层与电 解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在800 °C温度下，将固体氧化物单电池置于H2和 Ar混合气体还原气氛中(10%H2+90%Ar，vol.%)，对氧化镍经过7小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例5:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍230g、造孔剂淀粉15 g、粘结剂聚丙烯酸酯25g、增塑剂磷酸甲苯二苯酯/聚烷撑二醇(PAG) (重量比，1: 1)25 g、分散剂脂肪酸聚乙二醇酯4g、有机溶剂三乙醇胺
/无水乙醇(重量比，1: 1)104 g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮7滴，球磨制成流延桨料；
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到 厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-YSZ阳极功能层和YSZ电解质层，NiO与YSZ的重量比为 50:50， YSZ为8%mol Y203掺杂的Zr02，制备出固体氧化物燃料半电池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1400 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCN-YSZ， LSCN与YSZ重量比为4:96， LSCN为30% mol Sr和30% mol Ni掺杂的LaCo03， YSZ为8%mol Y203掺杂的Zr02，并在1100。C温度下烧结2个小时，实现阴极层与电 解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6)还原步骤在800 °C温度下，将固体氧化物单电池置于112和 Ar混合气体还原气氛中(4% H2+96% Ar ， vol.%)，对氧化镍经过9小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例6:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍210g、造孔剂碳粉12 g、粘结剂聚乙烯醇缩丁醛(PVB) 24 g、增塑剂邻苯二甲酸丁苄脂(BBP) / 聚烷撑二醇(PAG)(重量比，1: 1)24g、分散剂鱼油5g、有机溶剂二甲苯 /无水乙醇(重量比，1: 1)101g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延浆料；
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到
厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-YSZ阳极功能层和YSZ电解质层，NiO与YSZ的重量比为 64:36， YSZ为8%mol Y203掺杂的Zr02，制备出固体氧化物燃料半电池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1400 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCN-YSZ， LSCN与YSZ重量比为8: 92， LSCN为30% mol Sr和30% mol Ni掺杂的LaCo03， YSZ为8°/。mol Y203掺杂的Zr02，并在1200 。C温度下烧结2个小时，实现阴极层与电解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6)还原步骤在750 °C温度下，将固体氧化物单电池置于Hb和 N2混合气体还原气氛中(5%H2+95%N2，vol.%)，对氧化镍经过10小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例7:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍200g、造孔剂淀粉IO g、粘结剂聚丙烯酸酯22g、增塑剂磷酸甲苯二苯酯/聚垸撑二醇(PAG) (重量比，1: 1)22 g、分散剂脂肪酸聚乙二醇酯3g、有机溶剂三乙醇胺
/无水乙醇(重量比，1: 1)96 g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂和 分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延浆料；
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到 厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-YSZ阳极功能层和YSZ电解质层，NiO与YSZ的重量比为 64:36， YSZ为10n/。molY2O3掺杂的ZrO2，制备出固体氧化物燃料半电 池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1400 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCN-YSZ， LSCN与YSZ重量比为4: 96，LSCN为30。/。molSr和30。/。molNi掺杂的LaCo03， YSZ为10°/。mol Y203掺杂的Zr02，并在1150。C温度下烧结2个小时，实现阴极层与电 解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；(6)还原步骤在800 。C温度下，将固体氧化物单电池置于H2和 Ar混合气体还原气氛中(6%H2+94% Ar， vol.%)，对氧化镍经过9小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例8:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍230g、造孔剂淀粉15
g、粘结剂聚丙烯酸酯25g、增塑剂磷酸甲苯二苯酯/聚烷撑二醇(PAG) (重量比，1: 1)25 g、分散剂脂肪酸聚乙二醇酯4g、有机溶剂三乙醇胺 /无水乙醇(重量比，1: 1)104 g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮7滴，球磨制成流延桨料；
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到 厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-YSZ阳极功能层和YSZ电解质层，NiO与Y^Z的重量比为 70:30, YSZ为10%mol Y203掺杂的Zr02，制备出固体氧化物燃料半电 池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1400 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCN-YSZ， LSCN与YSZ重量比为8: 92，LSCN为30。/。molSr和30。/。molNi掺杂的LaCo03， YSZ为10%mol Y203掺杂的Zr02，并在1200 。C温度下烧结2个小时，实现阴极层与电 解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在800 。C温度下，将固体氧化物单电池置于Hb和Ar混合气体还原气氛中(6%H2+94% Ar， vol.%)，对氧化镍经过9小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例9:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍230g、造孔剂淀粉15
g、粘结剂聚丙烯酸酯25g、增塑剂磷酸甲苯二苯酯/聚烷撑二醇(PAG) (重量比，1: 1)25 g、分散剂脂肪酸聚乙二醇酯4g、有机溶剂三乙醇胺 /无水乙醇(重量比，1: 1)104 g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮7滴，球磨制成流延浆料；
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到
厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-YSZ阳极功能层和YSZ电解质层，NiO与YSZ的重量比为 50:50， YSZ为10%mol ￥203掺杂的Zr02，制备出固体氧化物燃料半电 池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1390 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCN-YSZ， LSCN与YSZ重量比为8: 92，LSCN为10%molSr和10%molNi掺杂的LaCo03， YSZ为10%mol Y203掺杂的Zr02，并在1200 。C温度下烧结2个小时，实现阴极层与电 解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在800 °C温度下，将固体氧化物单电池置于H2和 Ar混合气体还原气氛中(6°/。H2+94% Ar, vol.%)，对氧化镍经过9小时的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例10:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍230g、造孔剂淀粉13 g、粘结剂聚丙烯酸酯25g、增塑剂磷酸甲苯二苯酯/聚烷撑二醇(PAG) (重量比，1: 1)25g、分散剂三硬脂酸甘油脂4g、有机溶剂苯乙烯/无 水乙醇(重量比，1: 1)104 g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂和分 散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮7滴，球磨制成流延浆料；
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到 厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-YSZ阳极功能层和YSZ电解质层，NiO与YSZ的重量比为 64:36， YSZ为10%mol Y203掺杂的Zr02，制备出固体氧化物燃料半电 池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1400 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCN-YSZ， LSCN与YSZ重量比为4: 96，LSCN为10%molSr和10%molNi掺杂的LaCo03， YSZ为10%mol Y203掺杂的ZK)2，并在1100。C温度下烧结2个小时，实现阴极层与电 解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在700 。C温度下，将固体氧化物单电池置于H2和 Ar混合气体还原气氛中(6% H2+94% Ar ， vol.%)，对氧化镍经过9小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃料电池。
实施例ll:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍210g、造孔剂碳粉12 g、粘结剂聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 24 g、增塑剂邻苯二甲酸丁苄脂(BBP) / 聚烷撑二醇(PAG)(重量比，1: 1)24g、分散剂鱼油5g、有机溶剂二甲苯
/无水乙醇(重量比，1: 1)101g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延浆料;
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到 厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-YSZ阳极功能层和YSZ电解质层，NiO与YSZ的重量比为 50:50, YSZ为8%mol Y203掺杂的Zr02，制备出固体氧化物燃料半电池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1400 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCN，LSCN为10% mol Sr和10% mol Ni掺杂的LaCo03，并在1100。C温度下烧结2个小时，实现阴极层与电 解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在750 。C温度下，将固体氧化物单电池置于H2和 Ar混合气体还原气氛中(4%H2+96% Ar , vol.%)，对氧化镍经过9小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例12:包括如下步骤(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍210g、造孔剂碳粉12
g、粘结剂聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 24 g、增塑剂邻苯二甲酸丁苄脂(BBP) / 聚烷撑二醇(PAG)(重量比，1: 1)24g、分散剂鱼油5g、有机溶剂二甲苯
/无水乙醇(重量比，1: 1)101g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延浆料;
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到
厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-YSZ阳极功能层和YSZ电解质层，NiO与YSZ的重量比为 40:60， YSZ为10。/。molY203掺杂的Zr02，制备出固体氧化物燃料半电 池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1400 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCN， LSCN为30% mol Sr和30% mol Ni掺杂的LaCo03，并在1200。C温度下烧结2个小时，实现阴极层与电 解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在700 °C温度下，将固体氧化物单电池置于H2和 Ar混合气体还原气氛中(5%H2+95%Ar，vol.%)，对氧化镍经过10小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例13:包括如下步骤
(1)制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍210g、造孔剂碳粉12 g、粘结剂聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 24 g、增塑剂邻苯二甲酸丁苄脂(BBP) /聚烷撑二醇(PAG)(重量比，1: l)24g、分散剂鱼油5g、有机溶剂二甲苯
/无水乙醇(重量比，1: 1)101g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延浆料;
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到
厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-GDC阳极功能层和GDC电解质层，NiO与GDC重量比为 64:36， GDC为20Mmo1的Gd掺杂的Ce02，制备出固体氧化物燃料半 电池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1370 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCF-GDC， LSCF与GDC重量比为2: 98， LSCF为30% mol的Sr和10% mol的Co掺杂的LaFe03， GDC为 20%mol的Gd掺杂的Ce02，并在1100 °C温度下烧结2个小时，实现 阴极层与电解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在750 。C温度下，将固体氧化物单电池置于H2和 N2混合气体还原气氛中(5%H2+95%N2, vol.%)，对氧化镍经过9小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例14:包括如下步骤
(1)制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍210g、造孔剂碳粉12 g、粘结剂聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 24 g、增塑剂邻苯二甲酸丁苄脂(BBP) / 聚垸撑二醇(PAG)(重量比，1: 1)24 g、分散剂鱼油5g、有机溶剂二甲苯/无水乙醇(重量比，1: 1)101g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延浆料;
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到 厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-GDC阳极功能层和GDC电解质层，NiO与GDC重量比为 70:30， GDC为20。/。mo1的Gd掺杂的Ce02，制备出固体氧化物燃料半 电池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1370 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCF-GDC， LSCF与GDC重量比为6: 94， LSCF为30% mol的Sr和10% mol的Co掺杂的LaFe03， GDC为 20%mol的Gd掺杂的Ce02，并在1100 °C温度下烧结2个小时，实现 阴极层与电解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在700 °C温虔下，将固体氧化物单电池置于H2和 N2混合气体还原气氛中(5%H2+95%N2,vol.%)，对氧化镍经过10小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例15:包括如下步骤
(1)制备流延桨料步骤按照重量比氧化镍220g、造孔剂碳粉12 g、粘结剂聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 24 g、增塑剂邻苯二甲酸丁苄脂(BBP) / 聚垸撑二醇(PAG)(重量比，1: 1)24g、分散剂鱼油5g、有机溶剂二甲苯 /无水乙醇(重量比，1: 1)101g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延浆料;
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到 厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-GDC阳极功能层和GDC电解质层，NiO与GDC重量比为 64:36， GDC为10Q/。mo1的Gd掺杂的Ce02，制备出固体氧化物燃料半 电池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1380 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCF-GDC， LSCF与GDC重量比为2: 98， LSCF为30% mol的Sr和10% mol的Co掺杂的LaFe03， GDC为 10% mol的Gd掺杂的Ce02，并在1100 °C温度下烧结2个小时，实现 阴极层与电解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在700 °C温度下，将固体氧化物单电池置于H2和 N2混合气体还原气氛中(5%H2+95%N2， vol.%)，对氧化镍经过9小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例16:包括如下步骤
(1)制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍210g、造孔剂碳粉12 g、粘结剂聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 24 g、增塑剂邻苯二甲酸丁苄脂(BBP) / 聚垸撑二醇(PAG)(重量比，1: l)24g、分散剂鱼油5g、有机溶剂二甲苯 /无水乙醇(重量比，1: 1)101g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延浆料；(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到 厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-GDC阳极功能层和GDC电解质层，NiO与GDC重量比为 70:30， GDC为10。/。mo1的Gd掺杂的Ce02，制备出固体氧化物燃料半 电池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1370 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCF-GDC， LSCF与GDC重量比为6: 94， LSCF为30% mol的Sr和10% mol的Co掺杂的LaFe03， GDC为 10%mol的Gd掺杂的Ce02，并在1100 °C温度下烧结2个小时，实现 阴极层与电解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在700 °C温度下，将固体氧化物单电池置于H2和 N2混合气体还原气氛中(5%H2+95°/。N2，vol.%)，对氧化镍经过10小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例17:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍210g、造孔剂碳粉12 g、粘结剂聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 24 g、增塑剂邻苯二甲酸丁苄脂(BBP) / 聚烷撑二醇(PAG)(重量比，1: l)24g、分散剂鱼油5g、有机溶剂二甲苯 /无水乙醇(重量比，1: 1)101g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延浆料;
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-SDC阳极功能层和SDC电解质层，NiO与SDC重量比为 64:36，SDC为10%molSm掺杂的Ce02，制备出固体氧化物燃料半电池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1370 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCF-GDC， LSCF与GDC重量比为6: 94, LSCF为50% mol的Sr和30% mol的Co掺杂的LaFe03， GDC为 10%mol的Gd掺杂的Ce02，并在1100 °C温度下烧结2个小时，实现 阴极层与电解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在750 °C温度下，将固体氧化物单电池置于&和 N2混合气体还原气氛中(5%H2+95°/。N2， vol.%)，对氧化镍经过9小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例18:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍210g、造孔剂碳粉12 g、粘结剂聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 24 g、增塑剂邻苯二甲酸丁苄脂(BBP) / 聚烷撑二醇(PAG)(重量比，1: l)24g、分散剂鱼油5g、有机溶剂二甲苯 /无水乙醇(重量比，1: 1)101g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延浆料;
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到
厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依
次印刷NiO-SDC阳极功能层和SDC电解质层，NiO与SDC重量比为 70:30， SDC为10% mol Sm掺杂的Ce02，制备出固体氧化物燃料半电池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后, 在1370 T烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCF-GDC， LSCF与GDC重量比为2: 98， LSCF为50% mol的Sr和30% mol的Co掺杂的LaFe03， GDC为 10% mol的Gd掺杂的Ce02，并在1200 °C温度下烧结2个小时，实现 阴极层与电解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在700 °C温度下，将固体氧化物单电池置于H2和 N2混合气体还原气氛中(5%H2+95%N2,vol.%)，对氧化镍经过9小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例19:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍210g、造孔剂碳粉12 g、粘结剂聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 24 g、增塑剂邻苯二甲酸丁苄脂(BBP) / 聚垸撑二醇(PAG)(重量比，1: 1)24g、分散剂鱼油5g、有机溶剂二甲苯 /无水乙醇(重量比，1: 1)101g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延浆料；
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到 厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-SDC阳极功能层和SDC电解质层，NiO与SDC重量比为64:36， SDC为20% mol Sm掺杂的Ce02，制备出固体氧化物燃料半电池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1370 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCF-GDC， LSCF与GDC重量比为6: 94， LSCF为50% mol的Sr和30% mol的Co掺杂的LaFe03， GDC为 20% mol的Gd掺杂的Ce02，并在1100 。C温度下烧结2个小时，实现 阴极层与电解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在800 °C温度下，将固体氧化物单电池置于Hb和 N2混合气体还原气氛中(5%H2+95%N2,vol.%)，对氧化镍经过9小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例20:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍210g、造孔剂碳粉12
g、粘结剂聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 24 g、增塑剂邻苯二甲酸丁苄脂(BBP) / 聚烷撑二醇(PAG)(重量比，1: l)24g、分散剂鱼油5g、有机溶剂二甲苯 /无水乙醇(重量比，1: 1)101g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延浆料;
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到
厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-SDC阳极功能层和SDC电解质层，NiO与SDC重量比为 64:36， SDC为20% mol Sm掺杂的Ce02，制备出固体氧化物燃料半电池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后，在1390 T烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为700Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层LSCF-GDC， LSCF与GDC重量比为2: 98， LSCF为50。/omo1的Sr和30% mol的Co掺杂的LaFe03， GDC为 20% mol的Gd掺杂的Ce02，并在1200 °C温度下烧结2个小时，实现 阴极层与电解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；
(6) 还原步骤在700 °C温度下，将固体氧化物单电池置于H2和 N2混合气体还原气氛中(6%H2+94%N2,vol.%)，对氧化镍经过9小时 的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃 料电池。
实施例21:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍210g、造孔剂碳粉12 g、粘结剂聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 24 g、增塑剂邻苯二甲酸丁苄脂(BBP) / 聚垸撑二醇(PAG)(重量比，1: 1)24g、分散剂鱼油5g、有机溶剂二甲苯 /无水乙醇(重量比，1: 1)101g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延桨料；
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到 厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷MO-YSZ阳极功能层和LSGM电解质层，NiO与YSZ的重量比 为64: 36， YSZ为10。/。molY203掺杂的Zr02， LSGM为10% mol Sr和 20% mol Mg掺杂的LaGa03，制备出固体氧化物燃料半电池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1390 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为750Pa;(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化
物燃料半电池上印刷阴极功能层Pd-YSZ， Pd与YSZ的重量比7:93, YSZ 为10%mol Y203掺杂的Zr02，并在1300 °C温度下烧结2个小时，实现
阴极层与电解质层的烧结，制得固体氧化物单电池；
(6) 还原步骤在700 。C温度下，将固体氧化物单电池置于还原气 氛(5%H2+95%N2, vol.。/。)中，对氧化镍经过IO小时的还原，制备出多 孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃料电池。
实施例22:包括如下步骤
(1) 制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍210g、造孔剂碳粉12 g、粘结剂聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 24 g、增塑剂邻苯二甲酸丁苄脂(BBP) / 聚烷撑二醇(PAG)(重量比，1: l)24g、分散剂鱼油5g、有机溶剂二甲苯 /无水乙醇(重量比，1: 1)101g，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂 和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂环己酮6滴，球磨制成流延浆料；
(2) 流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到
厚度约为1 mm的氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成直径为26 mm的氧 化镍支撑体坯体；
(3) 制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依 次印刷NiO-YSZ阳极功能层和LSGM电解质层，NiO与YSZ的重量比 为64: 36， YSZ为10。/。molY203掺杂的Zr02， LSGM为15% mol Sr和 25% mol Mg掺杂的LaGa03，制备出固体氧化物燃料半电池；
(4) 高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后， 在1400 。C烧结3个小时，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为750Pa;
(5) 制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化 物燃料半电池上印刷阴极功能层Pd-YSZ， Pd与YSZ的重量比6.6:94， YSZ为10%mol Y203掺杂的Zr02，并在1300 °C温度下烧结2个小时，实现阴极层与电解质层的烧结，制得固体氧化物单电池；
(6)还原步骤在800 。C温度下，将固体氧化物单电池置于还原气 氛(5。/。H2+95。/。N2,vol.。/cO中，对氧化镍经过IO小时的还原，制备出多 孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃料电池。
权利要求
1.一种金属支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法，包括如下步骤(1)制备流延浆料步骤按照重量比氧化镍20～23、造孔剂1～1.5、粘结剂2.2～2.5、增塑剂2.2～2.5、分散剂0.3～0.4、有机溶剂96～104，将氧化镍、造孔剂、粘结剂、增塑剂和分散剂溶于有机溶剂中，加入除泡剂4～7滴，球磨制成流延浆料；(2)流延成型步骤将得到的流延浆料流延成型，自然干燥后得到氧化镍坯体；将氧化镍坯体切割成符合尺寸要求的氧化镍支撑体坯体；(3)制备半电池步骤采用丝网印刷工艺在氧化镍支撑体坯体上依次印刷阳极功能层材料和电解质层材料，制备出固体氧化物燃料半电池；(4)高温烧结步骤将固体氧化物燃料半电池进行脱脂和预烧结后，在1370～1450℃下进行高温烧结，实现电解质的致密化，烧结时施加压力为650～750Pa；(5)制备单电池步骤采用丝网印刷工艺，在致密化后的固体氧化物燃料半电池上印刷阴极功能层材料，并在1100～1300℃温度下进行烧结，实现阴极层与电解质层的烧结，制得固体氧化物燃料单电池；(6)还原步骤在700～800℃温度下，将固体氧化物燃料单电池置于还原气氛中，通过对氧化镍的还原，制备出多孔的金属镍支撑体，获得金属镍支撑型固体氧化物燃料电池。
2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备流延浆料 步骤中所述造孔剂为淀粉、碳粉中的一种；所述粘结剂为聚乙烯醇縮丁醛、聚丙烯酸酯、甲基纤维素中的一种； 所述增塑剂为邻苯二甲酸丁苄脂、聚烷撑二醇、磷酸甲苯二苯酯、己二酸丙二醇聚酯中的一种或几种；所述分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯、三硬脂酸甘油酯、鱼油中的一种; 所述有机溶剂为三乙醇胺、苯乙烯、二甲苯、无水乙醇中的一种 或几种。
3. 如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于 所述制备半电池步骤中，所述阳极功能层材料为NiO-YSZ 、NiO-GDC或NiO-SDC中的一种，NiO-YSZ中，NiO与YSZ的重量比为 64 70: 36 30， YSZ为8 10%mol Y203掺杂Zr02; NiO-GDC中，NiO 与GDC的重量比为64 70: 36 30， GDC为10 20%mol Gd掺杂的 Ce02; NiO國SDC中，NiO与SDC的重量比为:64 70: 36 30， SDC为 10 20%mol Sm掺杂的Ce02;所述制备半电池步骤中，所述电解质层材料为GDC、 YSZ、 LSGM或 SDC中的一种，其中，GDC为10 20°/。mol Gd掺杂的Ce02; YSZ为8 10%mol Y203掺杂Zr02; LSGM为10 15%mol Sr和20 25%mol Mg 掺杂的LaGa03; SDC为10 20%mol Sm掺杂的Ce02;所述制备单电池步骤中，所述阴极功能层材料为LSCN、 Pd-YSZ、 LSCF-GDC或LSCN-YSZ中的一种，LSCN为10 30%mol Sr和10 30%molNi掺杂的LaCo03; Pd-YSZ中，Pd与YSZ的重量比为6.6 7: 94 93， YSZ为8 10。/。molY2O3掺杂ZrO2; LSCF-GDC中，LSCF与 GDC的重量比为2 6: 98 94，LSCF为30 50%mol Sr和10 30%mol Co掺杂的LaFe03， GDC为10 20%mol Gd掺杂的Ce02; LSCN-YSZ 中，LSCN与YSZ的重量比为4 8:96 92，LSCN为10 30%molSr和 10 30°/。molNi掺杂的LaCo03, YSZ为8 10%mol丫203掺杂Zr02。
4. 如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述还原步骤中，所述还原气氛为H2和N2混合气体或者H2和Ar混合气体；H2和N2混合气体为体积百分比4% 20% H2， 96% 80% N2; H2和Ar混合气体为体积百分比4°/。 20% H2， 96% 80% Ar。
全文摘要
一种金属支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法，属于固体氧化物燃料电池(SOFC)的制备方法，目的在于简化工艺，降低成本，制备出具有优异电性能的燃料电池。本发明包括(1)制备流延浆料步骤；(2)流延成型步骤；(3)制备半电池步骤；(4)高温烧结步骤；(5)制备单电池步骤；(6)还原步骤。本发明所选材料来源广泛，制备工艺简单，成本较低，所制备的SOFC在750℃下所测得的开路电压为1.01V，最大功率密度为0.64w/cm²，可用于大面积金属支撑型固体氧化物燃料电池的制备。
文档编号H01M8/10GK101562255SQ20091006216
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者斌 华, 孔永红, 箭 李, 波 池, 健 蒲, 冬 颜 申请人:华中科技大学