专利名称：固体氧化物燃料电池电极的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种阴极涂层技术，属于固体氧化物燃料电池领域。
背景技术：
固体氧化物燃料电池被誉为21世纪最富有开发与应用潜力的绿色环保能源工 程，有着深刻的经济和社会背景。固体氧化物燃料电池是一种将化学能直接转化成电能的 全固态电化学发电装置，具有环境友好、能量转换效率高和燃料适应广泛等优点，是世界各 国竞相发展的一种新型绿色能源。在固体氧化物燃料电池中，LSM被认为是传统的阴极材料，它具有电导率高，高的 催化活性，良好的化学稳定性，热膨胀系数较低等优点，在固体氧化物燃料电池领域中广泛应用。由于目前固体氧化物燃料电池材料在高温下离子导电率较高，因此它的工作温度 较高，由于阴极材料和电解质材料的热膨胀系数的不匹配性，在高温下会发生阴极材料的 剥落，寻找新的结构来抑制阴极材料的剥落是人们关注的热点之一，采用阴极的梯度结构 设计能够明显改善由于热膨胀系数不匹配而导致的阴极剥落问题。
发明内容为了克服上述由于阴极材料和电解质材料的热膨胀系数的不匹配性而引起高温 下会发生阴极材料的剥落的不足，本实用新型提供一种能改善燃料电池的反应面积和热膨 胀性能不匹配问题的固体氧化物燃料电池电极。本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是一种固体氧化物燃料电池电 极，具有作为阳极的m+YSZ层、作为阴极的LSM层和作为电解质的YSZ层，利用等离子喷 涂、超音速火焰喷涂或其他喷涂处理工艺，通过制定合适的工艺参数，在常用的YSZ层上喷 涂具有梯度结构的YSZ+LSM过渡层，在其上喷涂LSM涂层，使之成为YSZ-YSZ+LSM-LSM结构 的电池阴极。并可根据具体需要选择厚度合适的YSZ+LSM过渡层，利用不同的工艺调整涂 层，以达到工业用要求。具体地，所述YSZ层厚度为10-20微米，LSM层厚度为20-30微米， YSZ+LSM过渡层厚度为5-10微米。本实用新型具有使用原材料广泛，加工方便、使用温度范围广、耐冲击、强度高等 特点，并且成本较低，机械性能较高，吸附氧的能力和解离氧的性能较好。适合广泛用于燃 料电池的制备，并且能改善燃料电池的反应面积和热膨胀性能不匹配的问题，对于固体氧 化物燃料电池的应用具有重要的意义。另外，燃料电池的反应区域为阴极材料、电解质和氧 的三相区，采用阴极的梯度结构设计也能够明显增加反应的三相区。
图1是本实用新型的结构示意图图中1. LSM 层 2. YSZ+LSM 过渡层 3. YSZ 层 4. Ni+YSZ 层具体实施方式
如图1所示一种固体氧化物燃料电池电极，具有作为阳极的Ni+YSZ层4、作为阴极 的LSM层1和作为电解质的YSZ层3，在LSM层1和YSZ层3之间涂覆有YSZ+LSM过渡层 2。采用等离子喷涂或超音速火焰喷涂等方法制备涂层，固体氧化物燃料电池结构为 阳极支撑结构，在本结构中，YSZ层2厚度控制在10-20微米，LSM层1厚度控制在20-30微 米，YSZ+LSM过渡层2控制在5-10微米。
权利要求1.一种固体氧化物燃料电池电极，具有作为阳极的Ni+YSZ层(4)、作为阴极的LSM层 (1)和作为电解质的YSZ层(3)，其特征是在LSM层(1)和YSZ层(3)之间涂覆有YSZ+LSM 过渡层⑵。
2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征是所述YSZ层(3)厚度 为10-20微米，LSM层(1)厚度为20-30微米，YSZ+LSM过渡层(2)厚度为5_10微米。
专利摘要本实用新型涉及一种阴极涂层制备技术，属于固体氧化物燃料电池领域。一种固体氧化物燃料电池电极，具有作为阳极的Ni+YSZ层、作为阴极的LSM层和作为电解质的YSZ层，在LSM层和YSZ层之间涂覆有YSZ+LSM过渡层，其中YSZ层2厚度控制在10-20微米，LSM层1厚度控制在20-30微米，YSZ+LSM过渡层2控制在5-10微米。本实用新型具有使用原材料广泛，加工方便、使用温度范围广、耐冲击、强度高等特点，并且成本较低，机械性能较高，吸附氧的能力和解离氧的性能较好，改善燃料电池的反应面积和热膨胀性能不匹配的问题，另外，燃料电池的反应区域为阴极材料、电解质和氧的三相区，采用阴极的梯度结构设计也能够明显增加反应的三相区。
文档编号H01M4/86GK201820841SQ20102022246
公开日2011年5月4日 申请日期2010年6月11日 优先权日2010年6月11日
发明者张东博 申请人:苏州雅典娜科技有限公司