1.本发明涉及熔融碳酸盐燃料电池领域，具体涉及一种熔融碳酸盐燃料电池的电解质隔膜及其制备方法。
背景技术：
2.熔融碳酸盐燃料电池(mcfc)是一种不经过燃烧而以电化学反应方式将燃料的化学能直接转换为电能的发电装置，具有发电效率高，可模块化布置的优点，是未来分布式清洁电站的发电形式之一。
3.熔融碳酸盐燃料电池是一种高温燃料电池，其主要由电极、电解质隔膜、电解质和双极板组成，其中电解质隔膜是mcfc的核心部件，在电池中起到电子绝缘、离子导电、阻气密封作用，它必须具有强度高、能耐高温熔盐腐蚀、浸入熔融碳酸盐电解质后阻气性好等特性，因此，电解质隔膜的好坏直接影响电池的性能。mcfc隔膜材料最早是采用mgo，但mgo在高温熔盐中发生溶解。研究表明，lialo2具有良好绝缘性和耐高温腐蚀性，因此目前的电解质隔膜材料均基于lialo2。
4.对于基于lialo2的电解质隔膜而言，现有技术中多采用将偏铝酸锂粉体、粘结剂和其他填料混合并分散于醇中，球磨至适当粒度后铺膜并快速烘干溶剂，再将得到的多层偏铝酸锂膜热压成电解质隔膜。但是在采用偏铝酸锂膜热压成电解质隔膜的过程中，高温将有机物分解后，形成多孔的电解质隔膜，此时的电解质隔膜强度较低，容易在局部断裂或形成裂纹，而在电解质侵入电解质隔膜的过程中，容易发生窜气，造成电池不正常工作。
技术实现要素：
5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的电解质隔膜强度低的缺陷，从而提供解决上述问题的一种熔融碳酸盐燃料电池的电解质隔膜及其制备方法。
6.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种熔融碳酸盐燃料电池的电解质隔膜的制备方法，包括：获取偏铝酸锂膜以及氧化铝纤维布；
8.将若干层偏铝酸锂膜与氧化铝纤维布层叠后进行热压制成电解质隔膜。
9.优选的，所述偏铝酸锂膜的制备过程为：先将偏铝酸锂粉体与溶剂、分散剂进行一次球磨，再加入粘结剂、消泡剂和增塑剂进行二次球磨，随后抽真空，流延成型。
10.优选的，所述分散剂为羧甲基纤维素钠；和/或，所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛；和/或，所述消泡剂为硅油；和/或，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂；和/或，所述溶剂为乙醇。
11.优选的，所述偏铝酸锂粉体、溶剂、分散剂、粘结剂、消泡剂和增塑剂的质量比为(23-27)：(63-67)：(1.5-2)：(4-6)：(0.3-0.5)：(2.7-2.9)。
12.优选的，所述一次球磨和二次球磨的时长均为22h-26h。
13.优选的，所述抽真空时的温度为33℃-37℃。
14.优选的，所述流延成型的温度为58℃-62℃；所述流延成型的时长为2h-12h。
15.优选的，所述流延成型的偏铝酸锂膜厚度为0.09mm-0.11mm，所述热压步骤中采用的偏铝酸锂膜的数量为10-12张；
16.和/或，所述氧化铝纤维布厚度为0.1mm-0.2mm，所述氧化铝纤维布的数量为1-2张。
17.优选的，所述电解质隔膜的厚度为0.8mm-1.2mm。
18.优选的，具体包括如下步骤：
19.1)将偏铝酸锂粉体与乙醇、分散剂进行一次球磨22h-26h；
20.2)加入粘结剂、消泡剂、增塑剂进行二次球磨22h-24h；
21.3)对步骤2)制得的粉料在33℃-37℃下抽真空；
22.4)对步骤3)抽真空的材料在干燥温度为58℃-62℃下流延2h-12h；
23.5)将步骤4)流延制得的隔膜与氧化铝纤维布放置于油压机上，热压温度为90℃，热压时间为150s，热压得到熔融碳酸盐燃料电池的电解质隔膜。
24.本发明还提供一种熔融碳酸盐燃料电池的电解质隔膜，其由上述的一种熔融碳酸盐燃料电池的电解质的制备方法制备得到。
25.本发明技术方案，具有如下优点：
26.本发明提供的一种熔融碳酸盐燃料电池的电解质隔膜的制备方法，包括：获取偏铝酸锂膜以及氧化铝纤维布；将若干层偏铝酸锂膜与氧化铝纤维布层叠后进行热压制成电解质隔膜。在熔融碳酸盐燃料电池的电解质隔膜中添加氧化铝纤维布可以增加隔膜的单向压缩强度，使得电解质隔膜的单向压缩强度提高至2.8mpa，使得电解质隔膜更不容易发生压缩变形，进一步保证了电解质隔膜的孔隙率，也更加有利于熔融碳酸盐燃料电池堆的组装，并且氧化铝纤维布的厚度和面积可以控制，在电解质隔膜压制过程中操作也更加简便。
27.另外，在熔融碳酸盐燃料电池中，电解质隔膜中的氧化铝纤维布还可以与电解质碳酸锂进一步反应生成偏铝酸锂，起到对偏铝酸锂膜进行修补的效果，降低孔隙率，进而进一步降低电解质隔膜在使用过程中发生窜气的风险。
具体实施方式
28.提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
29.实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
30.实施例1
31.一种熔融碳酸盐燃料电池的电解质隔膜的制备方法，包括以下步骤：
32.称取23wt％偏铝酸锂粉体与63wt％的95vol％的乙醇、1.5wt％羧甲基纤维素钠，放入球磨罐中进行一次球磨24h，随后加入4wt％聚乙烯醇缩丁醛、0.3wt％硅油、2.7wt％邻苯二甲酸二辛脂进行二次球磨24h，制得混合物料；将混合物料放置于真空吸料装置中，在
35℃下抽真空，随后在60℃下流延9h，获得厚度为0.1mm的偏铝酸锂膜；获取厚度为0.1mm的氧化铝纤维布，该氧化铝纤维布的面密度为80g/m2。
33.最后将10张流延成型的偏铝酸锂膜与2张氧化铝纤维布放置于油压机上，经过热压得到熔融碳酸盐燃料电池的电解质隔膜。
34.经检验，利用单向压缩试验机，将电解质隔膜置于试验机压头之间，进行加载，加载至隔膜发生破裂，测得该电解质隔膜的单向压缩强度2.1mpa，电解质隔膜的平均孔隙率为55％。将此隔膜应用于单电池中，单电池经过测试后，对电解质隔膜进行性能测试，经测试后电解质隔膜的平均孔隙率为53％。
35.实施例2
36.一种熔融碳酸盐燃料电池的电解质隔膜的制备方法，包括以下步骤：
37.称取27wt％偏铝酸锂粉体与67wt％的95vol％的乙醇、2wt％羧甲基纤维素钠，放入球磨罐中进行一次球磨24h，随后加入6wt％聚乙烯醇缩丁醛、0.5wt％硅油、2.9wt％邻苯二甲酸二辛脂进行二次球磨24h，制得混合物料；将混合物料放置于真空吸料装置中，在35℃下抽真空，随后在60℃下流延2h，获得厚度为0.1mm的偏铝酸锂膜；获取厚度为0.1mm的氧化铝纤维布，该氧化铝纤维布的面密度为80g/m2。
38.最后将10张流延成型的偏铝酸锂膜与2张氧化铝纤维布放置于油压机上，热压得到熔融碳酸盐燃料电池的电解质隔膜。
39.经检验，该电解质隔膜的单向压缩强度2.4mpa，电解质隔膜的平均孔隙率为52％。
40.实施例3
41.一种熔融碳酸盐燃料电池的电解质隔膜的制备方法，包括以下步骤：
42.称取25wt％偏铝酸锂粉体与65wt％的95vol％的乙醇、1.75wt％羧甲基纤维素钠，放入球磨罐中进行一次球磨24h，随后加入5wt％聚乙烯醇缩丁醛、0.4wt％硅油、2.8wt％邻苯二甲酸二辛脂进行二次球磨24h，制得混合物料；将混合物料放置于真空吸料装置中，在35℃下抽真空，随后在60℃下流延3h，获得厚度为0.1mm的偏铝酸锂膜；获取厚度为0.1mm的氧化铝纤维布，该氧化铝纤维布的面密度为80g/m2。
43.最后将10张流延成型的偏铝酸锂膜与2张氧化铝纤维布放置于油压机上，热压得到熔融碳酸盐燃料电池的电解质隔膜。
44.经检验，该电解质隔膜的单向压缩强度2.8mpa，电解质隔膜的平均孔隙率为54％。
45.对比例1
46.与实施例1的区别在于，不添加氧化铝纤维布，其他与实施例1相同。具体的，采用实施例1中的方法获得厚度为0.1mm的偏铝酸锂膜，将12张流延成型的偏铝酸锂膜放置于油压机上，热压得到熔融碳酸盐燃料电池的电解质隔膜。
47.经检验，该电解质隔膜的单项压缩强度1.9mpa，电解质隔膜的平均孔隙率为50％。
48.对比例2
49.与实施例1的区别在于，本对比例采用的增强材料为玻璃纤维布，其他与实施例1相同。
50.经检验，该电解质隔膜的单向压缩强度2.5mpa，但在隔膜压制过程中隔膜出现分层现象，不易成形，对下一步的隔膜组装焙烧有一定影响。
51.上述实施例和对比例的检测结果如下表1所示。
52.表1
[0053] 单向压缩强度/mpa平均孔隙率实施例12.155％实施例22.452％实施例32.854％对比例11.950％对比例22.5/
[0054]
根据表1中实施例1-3和对比例1-2的数据分析，分析结果如下：
[0055]
对比例1中在不添加氧化铝纤维布时，制备的电解质隔膜的强度较低；对比例2采用玻璃纤维布作为增强材料时，制得的电解质隔膜虽然单向压缩强度较高，但在电解质隔膜压制的过程中隔膜出现分层现象，不易成形，会对电解质隔膜接下来的组装、焙烧造成影响。而本发明采用氧化铝纤维布作为增强材料不会出现分层现象，并且通过本发明所提供的制备方法制备的电解质隔膜的单向压缩强度最佳可达2.8mpa。且通过实施例1中隔膜应用于单电池前后孔隙率的变化结果可知，在电解质隔膜中的氧化铝纤维布还可以与电解质碳酸锂进一步反应生成偏铝酸锂，起到对偏铝酸锂膜进行修补的效果，将孔隙率从原来的55％降低至53％，效果明显。
[0056]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。