本发明属于新能源材料与电化学技术领域，具体涉及一种多孔金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池及其制备方法。
背景技术：
固体氧化物燃料电池是一种全固态能量转换装置，通过电化学反应将燃料化学能直接转化成电能。单体电池主要组成部分包括致密电解质隔膜和位于两侧的多孔阳极和多孔阴极。迄今为止，氧化钇稳定氧化锆（ysz）是研究最为充分并且得到实际应用的氧离子导体固体电解质材料，相应地，阳极材料大多为ni-ysz金属陶瓷，而阴极材料则大多是la1–xsrxmno3（lsm）等钙钛矿结构氧化物陶瓷。在电池运行过程中，氧分子吸附在多孔阴极表面，并接受外电路传来的电子，进而离解生成氧离子，氧离子再通过致密固体电解质隔膜扩散到阳极，并与多孔阳极内的氢气和天然气等燃料发生电化学氧化反应，生成h2o和co2，释放出的电子则通过外电路传回到阴极。与传统热机发电技术相比，sofcs具有高效率、低排放、无噪音等优点，一次发电效率可达50%~60%，与汽轮机联动后，能量转化效率可达80%以上；与质子交换膜燃料电池相比，sofcs不需要使用贵金属催化剂，成本更低，而且其高温工作条件可以提供更高品质的热能输出；与太阳能和风能等可再生能源不同，sofc技术不受地域、环境和气候的限制，具有很强的可靠性和适应性。是很有竞争力的绿色发电技术，在大型电站、分布式电站、家庭热电联供系统、汽车辅助电源等领域具有很大的应用前景。
近几年，sofc的微型化成为研究的热点之一，其典范是微管式sofc或中空纤维sofc。这类电池兼具管式和平板式sofc的优点，代表了sofc的一种未来发展方向，一直备受关注。传统的微管式sofc采用挤出工艺制备，阳极结构调整不易。基于相转化原理提出的陶瓷膜生产技术发展成为制备sofc支撑体、电极、电解质的一种新方法。采用该方法制得的陶瓷膜具有不对称结构，其孔隙率均匀过渡、比表面积大，满足sofc理想支撑阳极的结构要求，并且很容易在其上沉积一层薄电解质膜以降低电解质和电极的欧姆电阻进而降低电池的操作温度。相转化法结合纺丝技术应用于生产陶瓷中空纤维，为微管式sofc的发展开辟了一条新途径。应用相转化法制备微管式sofc，无需贵重设备，工艺简单，可大大降低sofc的制造成本，对保护生存环境、拉动经济发展有深远意义。
传统sofc材料的高成本和电池封接的不可靠等问题严重阻碍了sofc的商业化进程，阳极支撑、电解质支撑等陶瓷基微管式固体氧化物燃料电池存在机械强度低，抗快速热启动差等问题。sofc向中低温发展是解决这些问题的重要方向，当操作温度降至中温(600~800oc)或低温(450~600oc)时，价格低廉的不锈钢材料就可以用于支撑体和电池堆的连接体，提高了电池结构的机械强度，而且在较低的操作温度下电池堆的密封比较容易实现，从而降低电池堆的复杂程度，这就使sofc的快速启动和热循环成为可能。
金属支撑的电池构型具有其独特的设计理念，且可以同时满足高输出性能和低成本的优越性。低温化发展趋势驱动sofc从传统的陶瓷支撑结构，即阳极支撑、阴极支撑和电解质支撑，逐渐向金属支撑结构转变。传统的sofc，一般都是采用稳定的陶瓷材料或者是金属陶瓷复合材料作为其支撑体。这种支撑体的缺点是：陶瓷材料不易加工，其抗热冲击性和焊接性都比较差，不利于电池堆的组装，导致sofc的制备成本居高不下。随着科技的发展，各国对sofc的研究也在不断深入，特别是随着sofc的制备技术及工艺日趋成熟，改进了电解质的成膜技术，开发了新型低温电解质材料。从而使电池能够在600～800oc的中低温范围内工作。而且，电极材料的选择范围也得到了扩大，金属材料在sofc中已得到越来越重要的应用，因此，以金属材料作为sofc的支撑体制备金属支撑型sofc（ms-sofc）成为当前sofc研究的热点。总结来说，传统的陶瓷支撑结构仍然存在成本高、机械强度差、制备工艺复杂的问题，急需开发一种新的sofc电池来解决以上问题。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决目前传统陶瓷支撑结构存在成本高、机械强度差、制备工艺复杂的问题，提供一种多孔金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池及其制备方法，利用该方法制得的电池含有不锈钢微管支撑层，制得的电池机械性能得到改善，与阳极之间的界面性质得到改善，增加了在阳极处发生氢的氧化反应的实质面积，不锈钢微管支撑体具有不对称结构，并且因此改善了燃料电池的性能，燃料电池抗震动及快速热启动性能优异。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种多孔金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池，所述的固体氧化物燃料电池由内至外依次由圆筒状的不锈钢微管支撑层、阳极功能层、电解质层以及阴极功能层组成；所述的不锈钢微管支撑层内圆周面直径为1~2.6mm，壁厚为0.2~0.6mm，不锈钢微管支撑层共分3层。
一种上述的多孔金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池的制备方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤一：浆料的制备
（1）金属聚合物浆料：按照重量百分比计，各组分含量为：不锈钢金属粉61.8%、聚苯醚砜6.2%、n-甲基吡咯烷酮27.6%、酒精3.1%、聚乙烯吡咯烷酮1.3%，制备方法为：称量原料置于球磨罐中，采用行星式球磨机连续球磨48h即可，球磨转速720r/min；
（2）阳极浸涂浆料成分按照重量百分比计：13.5%nio、1.5%ssz或ysz、72%乙醇、11%松油醇、2%乙基纤维素；电解质浸涂浆料成分按照重量百分比计：15%ssz或ysz电解质粉体、72%乙醇、11%松油醇、2%乙基纤维素；阳极浸涂浆料和电解质浸涂浆料制备方法均为：称取各组分，放入球磨罐中，经48h球磨，转速为720r/min或5h超声，功率为500w即可；
步骤二：制备不锈钢微管支撑层
使用相转化法制备不锈钢微管支撑层，具体为：将金属聚合物浆料过200目筛去除杂质，室温下真空脱气20min后转移至原料罐中，在原料罐中静置20min后通入n2，相转化装置环形喷丝口内外直径分别为1.0mm和2.6mm，内、外凝固浴分别为去离子水和自来水；按照实际的工艺要求，调节装置参数，n2压力为0.02~0.05mpa、内凝固浴流速为15~20ml/min、气隙长度为9~11cm，纺丝成膜，固化24h，得到具有梯度孔隙结构的不锈钢微管素坯，将不锈钢微管素坯在室温下自然干燥24h，然后在保护气氛下采用吊烧工艺烧结成型，即得到不锈钢微管支撑层；
步骤三：制备阳极功能层和电解质层：采用浸渍涂敷法制备，分别将步骤一中的电解质浸涂浆料和阳极浸涂浆料转移到小烧杯中，不锈钢微管外表面清洁后，用石蜡将不锈钢微管支撑层一端封住，以0.5cm/s的速度浸入阳极浸涂浆料中，将其浸没在阳极浸涂浆料当中静置10~15s，以同样的速度将不锈钢微管支撑层从阳极浸涂浆料中提出，使其表面均匀沉积一层阳极薄膜，吊挂在铁架上室温晾干，反复浸涂5次，以获得50μm厚的阳极功能层薄膜，涂敷完成后在1200oc预烧2h处理；
将带有阳极功能层的不锈钢微管外表面清洁后，以0.5cm/s的速度浸入电解质浸涂浆料中10~15s，以同样的速度将带有阳极功能层的不锈钢微管从电解质浸涂浆料中提出，使其表面均匀沉积一层电解质膜，并在空气中静置阴干，反复浸涂5次，以获得15μm厚的的电解质薄膜，室温晾干后在氢氩混合气（5%vol氢气和95%vol氩气）下1400oc温度下烧结2h，得到具有阳极功能层和电解质层的金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池；
步骤四：制备阴极功能层和阴极集流体：使用细毛刷在电解质层表面均匀刷涂一层sfm阴极层（0.1g的sfm粉体与0.1ml松油醇混合，加入0.12g淀粉，0.1g乙基纤维素，研磨15min混合均匀），然后在氢氩混合气（5%vol氢气和95%vol氩气）下1080oc烧结1h，即制备得到阴极功能层；将银浆涂敷在阴极功能层表面，再将银丝缠绕在涂敷好的银浆上，80oc烘干30min后于750oc烧结30min，即得到多孔金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
（1）本发明采用不锈钢金属作为微管式固体氧化物燃料电池的支撑体，阳极功能层和电解质层采用浸涂工艺制备，阴极功能层采用丝网印刷工艺制备，结合共烧结工艺烧结成形，这种结构制备工艺简单，性能可靠，成本低廉。
（2）本发明涉及一种全新的燃料电池结构以及用于制造金属微管的方法，该多孔不锈钢微管支撑层采用相转化法制备，材质为400系列不锈钢、300系列不锈钢、镍铁合金、nicraly合金、hastelloy-x合金、crofer22apu及itm铁素体不锈钢合金，其改善了燃料电极支撑体的机械强度和封装性能，由此改善了燃料电池的性能和实用性。
（3）本发明的优点是工艺过程简单、不需要昂贵的设备，使用廉价不锈钢作为电池支撑体，极大的降低了系统成本，适合规模化生产。
附图说明
图1为多孔金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池横截面结构示意图，其中，1-不锈钢微管支撑层，2-阳极功能层，3-电解质层，4-阴极功能层；
图2为具有非对称结构的430l不锈钢金属支撑层扫描电镜图；
图3为相转化装置整体结构示意图；
图4为图3中同心环孔喷丝头主视图；
图5为图3中同心环孔喷丝头俯视图；
图6为图3中同心环孔喷丝头内物料分布示意图；
图7为430l/nio-ysz/ysz/lscf微管式固体氧化物燃料电池管壁断面扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，均应涵盖在本发明的保护范围之中。
本发明的金属支撑sofc相比于传统陶瓷支撑结构，具有如下优势：a.成本低。金属材料的价格远低于阳极、阴极、电解质所用的陶瓷材料。b.快速启动。金属良好的导热性，能保证金属支撑sofc快速启动性能，使之可以应用于移动领域。c.可加工性。金属不锈钢材料具有良好的延展性，这将使sofc加工的难度大大降低。d.便于密封。利用金属材料成熟的密封技术，可以避免传统sofc难于封接的问题。正是由于金属材料具有上述其他材料所不具备的优点，金属支撑sofc被视为第三代sofc，有望替代传统的电极或电解质支撑型sofc，解决传统陶瓷基固体氧化物燃料电池机械强度差的问题。
具体实施方式一：本实施方式记载的是一种多孔金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池，所述的固体氧化物燃料电池由内至外依次由圆筒状的不锈钢微管支撑层1、阳极功能层2、电解质层3以及阴极功能层4组成；所述的不锈钢微管支撑层1内圆周面直径为1~2.6mm，壁厚为0.2~0.6mm，不锈钢微管支撑层1共分3层，该电池结构如图1所示。
具体实施方式二：一种具体实施方式一所述的多孔金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池的制备方法，所述的方法包括以下步骤:
步骤一：浆料的制备
（1）金属聚合物浆料：按照重量百分比计，各组分含量为：不锈钢金属粉61.8%、聚苯醚砜（pesf）6.2%是一种高分子聚合物，作为粘结剂、n-甲基吡咯烷酮（nmp）27.6%、酒精3.1%、聚乙烯吡咯烷酮（pvp）1.3%，制备方法为：称量原料置于球磨罐中，采用行星式球磨机连续球磨48h即可，球磨转速720r/min，以确保不锈钢金属粉在有机溶剂中分散均匀，得到均一稳定的金属聚合物浆料，实验中所用的金属聚合物浆料应具有较好的稳定性和流动性，并且有一定的黏度（13~14mpa.s）。
（2）阳极浸涂浆料成分按照重量百分比计：13.5%nio、1.5%ssz或ysz、72%乙醇、11%松油醇、2%乙基纤维素；电解质浸涂浆料成分按照重量百分比计：15%ssz或ysz电解质粉体、72%乙醇、11%松油醇、2%乙基纤维素；阳极浸涂浆料和电解质浸涂浆料制备方法均为：称取各组分，放入球磨罐中球磨48h，转速为720r/min或5h超声，功率为500w即可；
步骤二：制备不锈钢微管支撑层
使用相转化法制备不锈钢微管支撑层，具体为：将金属聚合物浆料过200目筛去除杂质，采用图3所示的装置，室温下真空脱气20min后转移至不锈钢纺丝储液罐，即原料罐中，在原料罐中静置20min后通入n2，自制的相转化装置环形喷丝口内外直径分别为1.0mm和2.6mm，装置图纸如图4、图5所示，内、外凝固浴分别为去离子水和自来水；按照实际的工艺要求，调节装置参数，n2压力为0.02~0.05mpa、内凝固浴流速为15~20ml/min、气隙长度（喷丝口至外凝固浴液面的距离）为9~11cm，纺丝成膜，固化24h，得到具有梯度孔隙结构的不锈钢微管素坯，将不锈钢微管素坯在室温下自然干燥24h，然后在保护气氛下采用吊烧工艺烧结成型，即得到不锈钢微管支撑层。制备的不锈钢微管支撑层具有不对称结构，指型孔道分布在管壁的两侧，管壁的中间是海绵孔道结构，并且指型孔道通过海绵孔道相连，图2为具有非对称结构的不锈钢金属支撑层扫描电镜照片；
步骤三：制备阳极功能层和电解质层：采用浸渍涂敷法制备，分别将步骤一中的电解质浸涂浆料和阳极浸涂浆料转移到小烧杯中，不锈钢微管外表面清洁后，用石蜡将不锈钢微管支撑层一端封住，以0.5cm/s的速度浸入阳极浸涂浆料中，将其浸没在阳极浸涂浆料当中静置10~15s，以同样的速度将不锈钢微管支撑层从阳极浸涂浆料中提出，使其表面均匀沉积一层阳极薄膜，吊挂在铁架上室温晾干，反复浸涂5次，以获得一定厚度阳极薄膜，涂敷完成后在1200oc预烧2h处理，以使阳极功能层与不锈钢微观支撑层之间获得一定的结合力，便于后面的电解质膜涂敷操作；然后以同样的方法浸涂电解质浸涂浆料，室温晾干后在氢氩混合气下1400oc温度下烧结2h，得到具有阳极功能层和电解质层的金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池；制备所得的半电池的电解质膜光滑透明，由于采用了高温烧结对其进行致密化处理，可与阳极紧密结合。
步骤四：制备阴极功能层和阴极集流体：使用细毛刷在电解质层表面均匀刷涂一层sfm阴极层浆料，然后在氢氩混合气下1080oc烧结1h，即制备得到阴极功能层；将银浆涂敷在阴极功能层表面，再将银丝缠绕在涂敷好的银浆上，80oc烘干30min后于750oc烧结30min，即得到多孔金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池。集流体的存在便于电流的采集和电池性能测试。
本实施方式中的阳极功能层为nio-ssz复合材料电极，电解质层为ssz，阴极功能层为sr2fe1.5mo0.5o6。
具体实施方式三：具体实施方式二所述的多孔金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池的制备方法，步骤一中，所述的不锈钢金属粉的材质为400系列不锈钢、300系列不锈钢、镍铁合金、nicraly合金、hastelloy-x合金、crofer22apu及itm铁素体不锈钢合金。
具体实施方式四：具体实施方式二所述的多孔金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池的制备方法，步骤二中，所述的内凝固浴流量为17.5ml/min，氮气压力为0.05mpa，气隙长度为10cm；外凝固浴为自来水。
具体实施方式五：具体实施方式二所述的多孔金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池的制备方法，步骤二中，所述的保护气氛为氩气，烧结工艺具体为：以2oc/min的升温速率升温至1300oc，保温2h，自然降至室温。
所有的阳极功能层、电解质层、阴极功能层均可采用其他镀膜工艺制备（包括电化学气相沉积法、化学气相沉积法、电泳沉积法、溅射法、等离子喷涂法）。
本发明通过使用相转化法来制备不锈钢微管支撑体，为整个电池提供物理支撑和集流体。本发明的电池主要采用不锈钢支撑管作为阳极集流体。同样，也可采用银浆和银丝作为电池阴极和阳极的集流材料，即将银浆涂敷在电池的阴极和阳极两端的表面，再将银丝缠绕在阴极和阳极两端已涂敷的银浆之上，烘干后于750oc烧结30min，使银浆与阴、阳极和银丝之间形成较牢固的结合力，最后，将微管式sofc单电池用陶瓷密封胶密封在刚玉陶瓷测试管中。
实施例1：
制备430l/nio-ysz/ysz/lscf微管式固体氧化物燃料电池。
按照如下步骤：制备金属聚合物浆料，电解质浸涂浆料，阳极浸涂浆料；制备梯级多孔结构的不锈钢金属非对称微管；nio基阳极催化剂沉积，ysz电解质层沉积与烧结；lscf阴极层沉积与烧结。
（1）制备金属聚合物浆料，电解质浸涂浆料，阳极浸涂浆料
金属聚合物浆料中，有机聚合物是聚醚矾（pesf），溶剂是n-甲基毗咯烷酮（nmp），添加剂是聚乙烯砒咯烷酮（pvp），采用430l不锈钢金属粉（500目）作为支撑体原材料；各组分的重量百分比为：pesf6.2%、nmp27.6%、pvp1.3%、430l不锈钢金属粉61.8%、酒精3.1%；阳极浸涂浆料成分为13.5%nio、1.5%ysz、72%乙醇、11%松油醇、2%乙基纤维素，其中的nio作为阳极功能层；电解质浸涂浆料成分为15%ysz，72%乙醇、11%松油醇、2%乙基纤维素，其中的ysz作为电解质。
按照以上的重量百分比，首先称取溶剂nmp置于球磨罐中，加入添加剂pvp使其溶解，然后加入430l不锈钢金属粉，球磨24h后，加入有机聚合物pesf，继续搅拌24h，使其完全溶解，得到金属聚合物浆料。阳极浸涂浆料和电解质浸涂浆料方法相同，均为：按照重量百分比称取原料置于烧杯中，超声5h。
（2）制备梯级多孔结构的不锈钢金属非对称微管
将上述制备得到的金属聚合物浆料，采用图3所示的装置，进行真空脱气20min后移至原料罐中，以去离子水为芯液，自来水为外凝固浴，通过同心环孔喷丝头将金属聚合物浆料纺入外凝固浴中，同心环孔喷丝头结构如图6所示，并在外凝固浴中浸泡24h，然后取出晾干固化后得到具有梯度孔结构的430l不锈钢双层中空微管前驱体。将固化成型后的430l不锈钢双层中空纤维前驱体拉直、晾干，在氢氩混合气下1200oc高温下烧结2h，得到多孔不锈钢非对称微管，图2为具有非对称结构的不锈钢金属支撑层扫描电镜照片。
（3）制备阳极、电解质功能层
分别将（1）中的电解质浸涂浆料和阳极浸涂浆料转移到小烧杯中，用石蜡将多孔不锈钢非对称微管一端封住，以0.5cm/s的速度浸入阳极浸涂浆料中，静置10~15s后，以同样的速度提出浆料，吊挂在铁架上室温晾干，反复浸涂5次。然后以同样的方法浸涂电解质，室温晾干后在氢氩混合气下1400oc高温下烧结2h，得到具有阳极功能层和电解质层的金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池。
（4）制备lscf阴极功能层
以松油醇为溶剂，配置60%lscf，40%gdc的浆料，再向其中加入溶液质量10%的淀粉，12%的乙基纤维素，超声5h，使用细毛刷在不锈钢微管电解质表面均匀刷涂一层lscf阴极层，在氢氩混合气下1080oc烧结1h。
图7所示为430l/nio-ysz/ysz/lscf非对称微管式固体氧化物燃料电池的结构，内层的430l不锈钢微管支撑层的厚度为0.4mm，外层的nio-ysz阳极功能层厚度为10um，ysz电解质层厚度为10um，lscf阴极功能层为50um，电池管壁断面结构图如图7所示。
实施例2：
制备itm/nio-ysz/ysz/lscf微管式固体氧化物燃料电池。
按照如下步骤：制备金属聚合物浆料，电解质浸涂浆料，阳极浸涂浆料；制备梯级多孔结构的不锈钢金属非对称微管；nio基阳极催化剂沉积；ysz电解质层沉积与烧结；lscf阴极层沉积与烧结。
（1）制备金属聚合物浆料，电解质浸涂浆料，阳极浸涂浆料
金属聚合物浆料中，有机聚合物是聚醚矾（pesf），溶剂是n-甲基毗咯烷酮（nmp），添加剂是聚乙烯砒咯烷酮（pvp）；采用itm不锈钢金属粉（500目）作为支撑体原材料；各组分的重量百分比为：pesf6.2%、nmp27.6%、pvp1.3%、itm不锈钢金属粉61.8%、酒精3.1%；阳极浸涂浆料成分为13.5%nio、1.5%ysz、72%乙醇、11%松油醇、2%乙基纤维素，其中的nio作为阳极功能层；电解质浸涂浆料成分为15%ysz，72%乙醇、11%松油醇、2%乙基纤维素，其中的ysz作为电解质。
按照以上的重量百分比，首先称取溶剂nmp置于球磨罐中，加入添加剂pvp使其溶解，然后加入itm不锈钢金属粉，球磨24h后，加入有机聚合物pesf，继续搅拌24h，使其完全溶解，得到金属聚合物浆料。阳极浸涂浆料和电解质浸涂浆料方法相同，均为：按照重量百分比称取原料置于烧杯中，超声5h。
（2）制备梯级多孔结构的不锈钢金属非对称微管
将上述制备得到的金属聚合物浆料，采用图3所示的装置，进行真空脱气20min后移至原料罐中，以去离子水为芯液，自来水为外凝固浴，通过同心环孔喷丝头将金属聚合物浆料纺入外凝固浴中，并在外凝固浴中浸泡24h，然后取出晾干固化后得到具有梯度孔结构的itm不锈钢双层中空纤维前驱体。将固化成型后的itm不锈钢双层中空纤维前驱体拉直、晾干，在氢氩混合气下1200oc高温下烧结2h，得到多孔不锈钢非对称微管，同心环孔喷丝头结构如图6所示。
（3）制备阳极、电解质功能层
分别将（1）中的电解质浸涂浆料和阳极浸涂浆料转移到小烧杯中，用石蜡将多孔不锈钢非对称微管一端封住，以0.5cm/s的速度浸入阳极浸涂浆料中，静置10~15s后，以同样的速度提出浆料，吊挂在铁架上室温晾干，反复浸涂5次。然后以同样的方法浸涂电解质，室温晾干后在氢氩混合气下1400oc高温下烧结2h，得到具有阳极功能层和电解质层的金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池。
（4）制备lscf阴极功能层
以松油醇为溶剂，配置60%lscf，40%gdc的浆料，再向其中加入溶液质量10%的淀粉，12%的乙基纤维素，超声5小时，使用细毛刷在不锈钢微管电解质表面均匀刷涂一层lscf阴极层，在氢氩混合气下1080oc烧结1小时。
实施例3：
制备ni-fe/nio-ssz/ssz/sfm微管式固体氧化物燃料电池。
按照如下步骤：制备金属聚合物浆料，电解质浸涂浆料，阳极浸涂浆料；制备梯级多孔结构的不锈钢金属非对称微管；nio基阳极催化剂沉积；ssz电解质层沉积与烧结；sfm阴极层沉积与烧结。
（1）制备金属聚合物浆料，电解质浸涂浆料，阳极浸涂浆料
金属聚合物浆料中，有机聚合物是聚醚矾（pesf），溶剂是n-甲基毗咯烷酮（nmp），添加剂是聚乙烯砒咯烷酮（pvp）；采用ni-fe不锈钢金属粉（500目）作为支撑体原材料；
各组分的重量百分比为：pesf6.2%、nmp27.6%、pvp1.3%、ni-fe不锈钢金属粉61.8%、酒精3.1%；阳极浸涂浆料成分为13.5%nio、1.5%ssz、72%乙醇、11%松油醇、2%乙基纤维素，其中的nio作为阳极功能层；电解质浸涂浆料成分为15%ssz，72%乙醇、11%松油醇、2%乙基纤维素，其中的ysz作为电解质。
按照以上的重量百分比，首先称取溶剂nmp置于球磨罐中，加入添加剂pvp使其溶解，然后加入ni-fe不锈钢金属粉，球磨24h后，加入有机聚合物pesf，继续搅拌24h，使其完全溶解，得到金属聚合物浆料。阳极浸涂浆料和电解质浸涂浆料方法相同，均为：按照重量百分比称取原料置于烧杯中，超声5h。
（2）制备梯级多孔结构的不锈钢金属非对称微管
将上述制备得到的金属聚合物浆料，采用图3所示的装置，进行真空脱气20min后移至原料罐中，以去离子水为芯液，自来水为外凝固浴，通过同心环孔喷丝头将金属聚合物浆料纺入外凝固浴中，并在外凝固浴中浸泡24h，然后取出晾干固化后得到具有梯度孔结构的ni-fe不锈钢双层中空微管前驱体。将固化成型后的ni-fe不锈钢双层中空纤维前驱体拉直、晾干，在氢氩混合气下1200oc高温下烧结2h，得到多孔不锈钢非对称微管，同心环孔的喷丝头结构如图3所示。
（3）制备阳极、电解质功能层
分别将（1）中的电解质浸涂浆料和阳极浸涂浆料转移到小烧杯中，用石蜡将多孔不锈钢非对称微管一端封住，以0.5cm/s的速度浸入阳极浸涂浆料中，静置10~15s后，以同样的速度提出浆料，吊挂在铁架上室温晾干，反复浸涂5次。然后以同样的方法浸涂电解质，室温晾干后在氢氩混合气下1400oc高温下烧结2h，得到具有阳极功能层和电解质层的金属支撑型微管式固体氧化物燃料电池。
（4）制备lscf阴极功能层
以松油醇为溶剂，配置60%lscf，40%gdc的浆料，再向其中加入溶液质量10%的淀粉，12%的乙基纤维素，超声5小时，使用细毛刷在微管电解质表面均匀刷涂一层lscf阴极层，在氢氩混合气下1080oc烧结1小时。