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無機氧化物粉末以及包括其燒結體的電解質的制作方法_3

文檔序號:9673193閱讀:來源:國(guo)知局(ju)
實施方案,第一無機氧化物顆粒為氧化鈰基化合物,并且所述無機氧化物粉末的使得所述電解質的孔隙率為20%或更少的燒結溫度為1300°C至1500°C。根據本說明書的一個示例性實施方案,第一無機氧化物顆粒為氧化鈰基化合物,并且無機氧化物的燒結溫度可以低于50°C或更多。
[0064]根據本說明書的一個示例性實施方案,第一無機氧化物顆粒為鉍基化合物,并且所述無機氧化物粉末的使得所述電解質的孔隙率為20%或更少的燒結溫度為1200°C至1400°C。根據本說明書的一個示例性實施方案,第一無機氧化物顆粒為鉍基化合物,并且無機氧化物的燒結溫度可以低于50°C或更多。
[0065]根據本說明書的一個示例性實施方案,第一無機氧化物顆粒為鎵酸鑭基化合物,并且所述無機氧化物粉末的使得所述電解質的孔隙率為20%或更少的燒結溫度為1200°C至1400°C。根據本說明書的一個示例性實施方案,第一無機氧化物顆粒為鎵酸鑭基化合物,并且無機氧化物的燒結溫度可以低于50°C或更多。
[0066]根據本說明書的一個示例性實施方案,第一無機氧化物顆粒和第二無機氧化物顆粒可以包括相同的化合物或不同的化合物。
[0067]根據本說明書的一個示例性實施方案,第一無機氧化物顆粒和第二無機氧化物顆粒可以是氧化鋯基化合物。
[0068]根據本說明書的一個示例性實施方案,第一無機氧化物顆粒和第二無機氧化物顆粒可以是氧化鈰基化合物。
[0069]根據本說明書的一個示例性實施方案,第一無機氧化物顆粒和第二無機氧化物顆粒可以是鉍基化合物。
[0070]根據本說明書的一個示例性實施方案,第一無機氧化物顆粒和第二無機氧化物顆粒可以是鎵酸鑭基化合物。
[0071]根據本說明書的一個示例性實施方案,燒結體的燒結溫度可以為第一無機氧化物顆粒的燒結溫度的70%至95%。
[0072]“燒結溫度”指通過使無機氧化物粉末經受熱處理而使無機氧化物粉末的燒結體的孔隙率可以為20%或更少處的溫度。具體地,根據本說明書的一個示例性實施方案的電解質可以包括燒結體,并且電解質的孔隙率可以與燒結體的孔隙率相同。
[0073]根據本說明書的一個示例性實施方案,電解質可以為用于固體氧化物燃料電池的電解質。
[0074]本說明書的一個示例性實施方案提供了一種固體氧化物燃料電池,所述固體氧化物燃料電池包括:空氣電極;燃料電極;以及設置在所述空氣電極與燃料電極之間的電解質。
[0075]根據本說明書的一個示例性實施方案,可以通過同時燒結空氣電極、燃料電極和電解質來形成固體氧化物燃料電池。
[0076]如上所述,因為電解質具有低的燒結溫度,所以在固體氧化物燃料電池的制造期間可以通過與諸如電極的其他構成部分同時燒結來簡化熱處理工藝。因此,與每個構成部分單獨地燒結并且然后粘附的情況相比,根據本說明書的一個示例性實施方案的固體氧化物燃料電池可以顯著降低工藝成本,并且具有在構成部分之間的界面處具有優異粘合強度的優點。
[0077]通常,就固體氧化物燃料電池而言,形成陽極或陰極,然后在陽極或陰極上形成電解質,并且電解質的燒結溫度變得大于陽極或陰極的燒結溫度,使得需要多孔結構的陽極或陰極在高于所需要的溫度下燒結,并且因而陽極或陰極變得緊密。也就是說,就常規的固體氧化物燃料電池而言,當形成具有緊密結構的電解質時,伴隨著陽極或陰極的性能的劣化。
[0078]相比較而言,根據本說明書的一個示例性實施方案的固體氧化物燃料電池包括在低的燒結溫度下形成緊密結構的電解質,并且因而可以包括具有緊密結構而不使陽極或陰極的性能劣化的電解質,這是因為無機氧化物粉末可以與陽極和陰極同時燒結。
[0079]根據本說明書的一個示例性實施方案,固體氧化物燃料電池的類型可以是管狀、扁平管狀或平面型。
[0080]根據本說明書的一個示例性實施方案,固體氧化物燃料電池可以為單體電池。
[0081]此外,根據本說明書的一個示例性實施方案,提供了一種固體氧化物燃料電池模塊,所述固體氧化物燃料電池模塊包括:包括連接兩個或更多個單體電池的連接器的堆疊體;向所述堆疊體供給燃料的燃料供給單元;向所述堆疊體供給空氣的空氣供給單元。
[0082]根據本說明書的一個示例性實施方案,可以以與單體電池的方式相同的方式使用本說明書的固體氧化物燃料電池。
[0083]根據本說明書的一個示例性實施方案,燃料電極可以包括陽極支撐層(ASL)和陽極功能層(AFL)。AFL可以為多孔膜,并且所述膜可以設置在ASL與電解質膜之間。更具體地,ASL可以為其中當與電解質膜接觸時發生電化學反應的區域。
[0084]根據本說明書的一個示例性實施方案,ASL用作燃料電極的支撐層,并且為此可以形成為具有比AFL的厚度相對較大的厚度。另外,ASL可以形成為使得燃料平穩地到達AFL,并且傳導率是優異的。
[0085]根據本說明書的一個示例性實施方案,空氣電極可以包括陰極支撐層(CSL)和陰極功能層(CFL)。
[0086]根據本說明書的一個示例性實施方案,CFL可以為多孔膜,并且所述膜可以設置在CSL與電解質之間。更具體地,CSL可以為其中當與電解質膜接觸時發生電化學反應的區域。
[0087]根據本說明書的一個示例性實施方案,CSL用作空氣電極的支撐層,并且為此可以形成為具有比CFL的厚度相對較大的厚度。另外,CSL可以形成為使得空氣平穩地到達CFL,并且傳導率是優異的。
[0088]根據本說明書的一個示例性實施方案,連接器可以包括燃料通道和空氣通道,燃料可以通過燃料通道移動至每個單體電池并且空氣可以通過空氣通道移動至每個單體電池。
[0089]根據本說明書的一個示例性實施方案,堆疊體可以為兩個或更多個單體電池的堆疊體。另外,連接器可以包括連接每個單體電池的燃料通道和空氣通道。
[0090]根據本說明書的一個示例性實施方案,在堆疊體中,每個單體電池是串聯堆疊的,并且電連接單體電池的隔板還可以設置在每個單體電池之間。
[0091]本說明書的一個示例性實施方案提供了一種用于制造無機氧化物粉末的方法,所述方法包括:形成第一無機氧化物顆粒;制備第二無機氧化物顆粒;以及通過將第二無機氧化物顆粒結合至第一無機氧化物顆粒來形成一種或更多種離子傳導顆粒。
[0092]根據本說明書的一個示例性實施方案,形成所述第一無機氧化物顆粒包括通過利用熔劑使一種或更多種化合物經受熱處理,然后過濾粒徑為200nm或更大的顆粒,所述一種或更多種化合物選自氧化鋯基化合物、氧化鈰基化合物、鉍基化合物以及鎵酸鑭基化合物。
[0093]根據本說明書的一個示例性實施方案,形成所述離子傳導顆粒是通過利用固態反應法、熱分解法或者氧化還原法來進行的。
[0094]下文中,將參照用于具體描述本說明書的實施例來具體描述本書明書。然而,根據本說明書的實施例可以以各種形式進行更改,并且應該理解的是本說明書的范圍不限于下面具體描述的實施例。本說明書的實施例被提供為用于更加完全地向本領域技術人員解釋本說明書。
[0095][實施例1]
[0096]通過使用HAS (由羅地亞公司(Rhodia Inc.)制造的市售的鎵摻雜的氧化鈰(⑶C)粉末)作為起始材料來觀測溫度對顆粒尺寸的影響。
[0097]對于⑶C粉
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