專利名稱：一種復(fù)合陶瓷材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池，更具體地涉及一種電連接燃料電池的陽極和分離板的復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
燃料電池中以固體氧化物燃料電池(solid oxide fuel cell; S0FC)為例進(jìn)行說明，這樣的燃料電池由多個電生成單位層壓而成，該電生成單位由單位電池和分離板組成。單位電池包括電解質(zhì)膜、位于電解質(zhì)膜的一面的陽極(空氣極)、位于電解質(zhì)膜的另一面的陰極(燃料極)。若向陽極供給氧氣，向陰極供給氫氣，則在陽極通過氧氣的還原反應(yīng)生成的氧離子經(jīng)電解質(zhì)膜移動到陰極后，與供給到陰極的氫氣反應(yīng)而生成水。此時在陰極生成的電子·傳輸至陽極而消耗的過程中，在外部電路形成有電子流，單位電池利用這種電子流生產(chǎn)電倉泛。固體氧化物燃料電池，由于一個單位電池生產(chǎn)的電能有限，通常由層壓多個這種單位電池的堆結(jié)構(gòu)構(gòu)成。構(gòu)成這種堆結(jié)構(gòu)的各單位電池電連接陽極和陰極，且通常使用阻擋氣體混合的分離板。這種分離板通常使用不銹鋼板，并提供通向陽極(空氣極)的氣體流路，同時提供通向陰極(燃料極)的氣體流路。固體氧化物燃料電池中提高性能的方法之一是降低堆的電阻，即燃料電池的內(nèi)部電阻。為此提出有使用導(dǎo)電性優(yōu)秀的材料作為分離板和極板的材料，或者降低分離板和極板的接觸電阻的結(jié)構(gòu)。一例為在陽極和分離板之間插入傳輸電的集電體，使用白金網(wǎng)(Ptmesh)作為所述集電體。另一方法為為了減少費用使用耐氧化性金屬網(wǎng)替代白金。然而若使用這樣的金屬材料作為集電體，當(dāng)該材料長時間暴露于氧化氣氛時，在其表面形成氧化物，使得堆的電阻漸漸變大，由此具有堆性能惡化的問題。因此有必要采用在氧化氣氛中也穩(wěn)定、并發(fā)揮傳導(dǎo)性的氧化物，使得在堆的長時間運轉(zhuǎn)中也發(fā)揮穩(wěn)定的性能。作為在燃料電池的極板和分離板之間將其電連接的接觸材料，具有鈣鈦礦(perovskite)結(jié)構(gòu)的陶瓷材料已為人所知。但是這種鈣鈦礦型陶瓷材料，有必要更提高電傳導(dǎo)性，并改善物性以穩(wěn)定化學(xué)性能和機(jī)械性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高維持氧化氣氛的燃料電池的分離板和極板之間的電連接，且在化學(xué)上和機(jī)械上穩(wěn)定的復(fù)合陶瓷材料。
而且本發(fā)明的目的在于提供一種提高維持氧化氣氛的燃料電池的分離板和極板之間的電連接，且在化學(xué)上和機(jī)械上穩(wěn)定的復(fù)合陶瓷材料的制備方法。根據(jù)本發(fā)明的一實施例的燃料電池用復(fù)合陶瓷材料提供一種陶瓷材料，微小的ABO3型鈣鈦礦型陶瓷粒子與鈷酸鑭(LaCoO3)粒子復(fù)合合成，所述鈷酸鑭粒子的粒徑大于所述鈣鈦礦型陶瓷粒子的粒徑。優(yōu)選地，這種復(fù)合陶瓷材料形成所述鈣鈦礦型陶瓷粒子包住鈷酸鑭粒子周圍的帶芯結(jié)構(gòu)(cored structure),優(yōu)選地,在合成所述I丐鈦礦型陶瓷粒子的工藝中，所述鈷酸鑭作為起始原料一起添加而合成。優(yōu)選地，在這種復(fù)合陶瓷材料中所述鈷酸鑭的比率為10重量％以上，90重量％以下。而且，優(yōu)選地，在復(fù)合陶瓷材料中鈣鈦礦型陶瓷粒子為(La，Sr)MnO3> (La，Sr)Co03、(La，Sr) (Co，F(xiàn)e)O3 & (La，Ca) (Cr，Co，Cu)O3 中的任一種，其粒徑為 IOOm 以下。更加優(yōu)選 地，這種鈣鈦礦型陶瓷組成為(Laa8Caa2) (CraiCoa6Cua3)O315而且，優(yōu)選地，在復(fù)合陶瓷材料中鈷酸鑭粒子為粒徑O. 5 5. O μ m的球狀。根據(jù)本發(fā)明的一實施例的燃料電池用陶瓷材料的制備方法，包括i)將混有檸檬酸和鈷酸鑭粉末的混合物投入到溶有多種硝酸鹽的硝酸鹽水溶液的步驟；ii)通過加熱并攪拌所述水溶液，使反應(yīng)物從溶膠狀態(tài)變?yōu)槟z狀態(tài)的加熱攪拌步驟；iii)將在所述加熱攪拌步驟中生成的反應(yīng)物以所述凝膠自燃溫度以上的溫度加熱，使凝膠燃燒的步驟；iv)將在所述凝膠燃燒步驟中生成的炭(char)粉碎后，在700°C以上的溫度下進(jìn)行熱處理的煅燒步驟。在這種復(fù)合陶瓷材料的制備方法中，優(yōu)選地，鈷酸鑭粉末粒徑為O. 5 50 μ m，添加至硝酸鹽水溶液的比率為10重量％以上，90重量％以下。所述硝酸鹽水溶液將選自鑭硝酸鹽、鈣硝酸鹽、鉻硝酸鹽、鈷硝酸鹽、銅硝酸鹽、鐵硝酸鹽、鉍硝酸鹽、釔硝酸鹽、錳硝酸鹽、鍶硝酸鹽及鎳硝酸鹽中的一種以上的金屬硝酸鹽，配合ABO3型鈣鈦礦陶瓷的組成溶于蒸餾水。在此，優(yōu)選地，ABO3型鈣鈦礦陶瓷為選自(La, Sr) MnO3> (La, Sr) Co03、(La, Sr) (Co, Fe) O3 及(La, Ca) (Cr, Co, Cu) O3 中的任一種。優(yōu)選地，所述(La, Ca) (Cr, Co, Cu) O3 的組成為(Laa8Caa2) (CraiCoa6Cua3)O315而且，優(yōu)選地，所述檸檬酸作為一種貢獻(xiàn)于形成金屬配合物，并通過高溫燃燒形成陶瓷粉末的可燃性有機(jī)物使用，這種可燃性有機(jī)物優(yōu)選為甘氨酸硝酸鹽、聚乙二醇、尿素及乙二胺四乙酸中的任一種。根據(jù)本發(fā)明的一實施例的燃料電池用復(fù)合陶瓷材料的制備方法，還包括，將所述煅燒后的粉末與粘合劑、分散劑及溶劑一起均勻混合而制備粘性流體(slurry)。根據(jù)本發(fā)明的一實施例的燃料電池用復(fù)合陶瓷材料的制備方法，還包括，將所述粘性流體涂覆在燃料電池的極板或分離板后使其燒結(jié)。優(yōu)選地，此時所述燒結(jié)步驟在600°C以上的溫度下進(jìn)行I小時以上。本發(fā)明的一實施例提供一種燃料電池，包括涂覆有通過以上方法制備的復(fù)合陶瓷材料的極板或分離板。本發(fā)明的另一實施例提供一種燃料電池，包括i)單位電池，由電解質(zhì)膜、位于電解質(zhì)膜的一面的陽極(空氣極)、位于電解質(zhì)膜的另一面的陰極(燃料極)組成；ii)分離板，電連接所述陽極和所述陰極，并涂覆有權(quán)利要求8的復(fù)合陶瓷材料。根據(jù)本發(fā)明的一實施例制備的復(fù)合陶瓷材料發(fā)揮燃料電池工作溫度下的電導(dǎo)率優(yōu)秀、維持化學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)的技術(shù)效果。


圖I為在制備本發(fā)明一實施例的燃料電池用復(fù)合陶瓷材料中使用的鈷酸鑭粉末的掃描電子顯微鏡照片。圖2為將根據(jù)本發(fā)明一實施例制備的復(fù)合陶瓷材料用場致發(fā)射掃描電子顯微鏡(FFSEM)攝影的照片。圖3為適用根據(jù)本發(fā)明一實施例制備的復(fù)合陶瓷材料的固體氧化物燃料電池的電流電壓曲線及電流電力曲線的示意圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，使本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的具有通常知識者能夠易于實施。本發(fā)明能夠以多種不同的形式實現(xiàn)，并不局限于在此說明的實施例。以下說明的復(fù)合陶瓷材料在本說明書中主要以固體氧化物燃料電池為例進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不局限于此，適用于使用這種復(fù)合陶瓷材料的所有電池。根據(jù)本發(fā)明的一實施例的復(fù)合陶瓷材料為微小的ABO3型鈣鈦礦型陶瓷粒子與鈷酸鑭(LaCoO3)粒子復(fù)合而合成，所述鈷酸鑭粒子的粒徑大于該鈣鈦礦型陶瓷粒子的粒徑。優(yōu)選地，形成微小的ABO3型鈣鈦礦型陶瓷粒子包住大粒徑鈷酸鑭(LaCoO3)粒子周圍的，所謂的帶芯結(jié)構(gòu)(cored structure)。這種復(fù)合陶瓷材料，首先將硝酸鹽溶解于水而制備硝酸鹽水溶液后，在此硝酸鹽水溶液中混合檸檬酸和鈷酸鑭粉末，并加熱而制備。以下，對于用來制備本發(fā)明的一實施例的復(fù)合陶瓷材料的起始原料進(jìn)行說明。首先硝酸鹽水溶液將選自鑭硝酸鹽、鈣硝酸鹽、鉻硝酸鹽、鈷硝酸鹽、銅硝酸鹽、鐵硝酸鹽、鉍硝酸鹽、釔硝酸鹽、錳硝酸鹽、鍶硝酸鹽及鎳硝酸鹽中的一種以上的金屬硝酸鹽溶于蒸餾水而制備。此時，溶于蒸餾水的硝酸鹽的組成配合ABO3型鈣鈦礦陶瓷的組成，通過化學(xué)計量決定。即所添加的金屬硝酸鹽的組成比率根據(jù)最終形成的傳導(dǎo)性鈣鈦礦陶瓷組成決定。最終形成的鈣鈦礦陶瓷組成的例有(La，Sr)Mn03、(La, Sr) CoO3> (La，Sr) (Co，F(xiàn)e) 03、(La, Ca) (Cr, Co, Cu) O3 等。然后,作為起始原料的朽1檬酸(citric acid)起到用于燃燒合成的“燃料(fuel)”的作用。因此可以使用甘氨酸硝酸鹽、聚乙二醇、尿素、乙二胺四乙酸等貢獻(xiàn)于形成金屬配合物，并通過高溫燃燒形成陶瓷粉末的可燃性有機(jī)物。而且，其他有機(jī)物例如乙二胺四乙酸也可以與檸檬酸和氨水一起使用。然而檸檬酸可單獨起到作為金屬配合物形成劑及燃料的作用，因此，優(yōu)選地使用檸檬酸。檸檬酸的添加比率由硝酸鹽水溶液中的金屬陽離子的比率決定。更為詳細(xì)地，配合硝酸鹽的氧化數(shù)(oxidation amount)和檸檬酸的氧化數(shù)決定。氧化數(shù)一般可指元素的原子價(valency )，但在通過快速氧化還原反應(yīng)，即燃燒過程合成陶瓷時，其含義就稍有不同。例如La的氧化數(shù)為+3、氧(O)的氧化數(shù)為_2、碳(C)的氧化數(shù)為+4，氫(H)的氧化數(shù)為+1，但氮(N)視為惰性，因此氧化數(shù)為O。因此根據(jù)此方法決定各硝酸鹽的氧化數(shù)，其混合物的氧化數(shù)也可以根據(jù)摩爾比計算。作為燃料使用相應(yīng)量的檸檬酸，其具有相應(yīng)于如上計算的硝酸鹽混合物的負(fù)氧化數(shù)大小的正氧化數(shù)。但是燃料檸檬酸的比率稍大時，燃燒反應(yīng)順暢，提高隨之制備的陶瓷粉末的物性，因此，優(yōu)選地，增加檸檬酸的比率。其增量隨著所合成的鈣鈦礦的組成而變化。其次，優(yōu)選地，另一起始原料鈷酸鑭為球狀粉末，其粒徑為O. 5-5. Oym, 一次粒子之間致密而無空隙。這樣的球狀鈷酸鑭粉末通過混合鑭氧化物和鈷氧化物，并在1400°C以上溫度下加熱5小時以上而合成后，將其粉碎而制備。鈷酸鑭粉末的另一制備方法也可利用以纖維素制備前體并進(jìn)行燃燒的方法。鈷酸鑭粉末的又一制備方法還有將金屬氯化物、檸檬酸及乙 二醇溶于水而制備水溶液，并加熱而除去水和有機(jī)物后在400°C以上的溫度下進(jìn)行熱處理的方法。鈷酸鑭粉末的另一制備方法還有在鑭硝酸鹽和鈷硝酸鹽水溶液添加氫氧化鈉，并干燥所生成的沉淀物后，在700°C空氣中煅燒6小時而制備的方法。鈷酸鑭粉末的另一制備方法還有制備鑭硝酸鹽和鈷硝酸鹽水溶液，并均勻混合于丙烯醢胺單體和N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺的混合物中，然后添加過硫酸銨而制備凝膠后，進(jìn)行加熱而制備的方法。優(yōu)選地，以選自上述制備方法中的方法合成的鈷酸鑭粉末的粒度為O. 5-5. O μ m。當(dāng)其粒度小于O. 5 μ m時，可在1400°C以上的溫度下進(jìn)行熱處理，使鈷酸鑭粒子成長后，進(jìn)行粉碎后利用。但是當(dāng)其粒度小于O. 5μπι時，制備鈷酸鑭粉末的費用增多，不經(jīng)濟(jì)。而且當(dāng)其粒度超過5 μ m時，妨礙陶瓷材料所需的燒結(jié)，結(jié)果反而可能對收縮率和電導(dǎo)率起到壞影響。這種影響可以通過后述的鈷酸鑭添加方法及根據(jù)添加比率的收縮率和電導(dǎo)率的變化確認(rèn)。鈷酸鑭在固體電解質(zhì)燃料電池的運轉(zhuǎn)溫度700°C 900°C中事實上不燒結(jié)，因此若其粒度過大或者添加比率過大，復(fù)合陶瓷材料的收縮率和電導(dǎo)率會變小。而且，優(yōu)選地，鈷酸鑭添加比率選為在最終獲得的復(fù)合陶瓷材料中使鈷酸鑭的比率為10重量％以上，90重量％以下。這是因為若鈷酸鑭的添加比率小于10重量％，傳導(dǎo)性提高效果小，若超過90%，固體氧化物燃料電池工作溫度中陶瓷材料不燒結(jié)，因此強度顯著變小，其結(jié)果陶瓷材料容易破損。以下，對根據(jù)本發(fā)明的一實施例的復(fù)合陶瓷材料的制備方法進(jìn)行說明。首先，按如下方法制備硝酸鹽水溶液。將鑭硝酸鹽、鈣硝酸鹽、鉻硝酸鹽、鈷硝酸鹽、銅硝酸鹽等硝酸鹽配合ABO3型鈣鈦礦陶瓷的化學(xué)計量組成稱重后，溶解于蒸餾水并在低溫攪拌加熱。而且，在準(zhǔn)備的朽1檬酸(critic acid monohydrate)添加所準(zhǔn)備的鈷酸鑭粉末并均勻混合后，投入至硝酸鹽水溶液并進(jìn)行溶膠(sol)化。將此溶膠狀態(tài)的混合液漸漸加熱，直至成為凝膠(gel)，粘性變大，且不能攪拌為止。然后進(jìn)一步提高加熱溫度，在凝膠鼓泡結(jié)束后變?yōu)橛姓承缘母鉅顣r，以已固化的凝膠的自燃溫度以上的溫度進(jìn)行加熱，使凝膠自燃燃燒后，將其冷卻。將如此制備的炭干式粉碎后在700°C以上的空氣中煅燒。此時，煅燒溫度優(yōu)選為，通過X射線衍射分析確認(rèn)的鈣鈦礦單相溫度700°C以上，且煅燒粉末未燒結(jié)的溫度1000°C以下。
已煅燒的粉末的形態(tài)為，通過硝酸鹽水溶液最終形成的鈷酸鑭陶瓷粒子包住比其粒徑大的鈷酸鑭粒子周圍的形狀。將此結(jié)構(gòu)稱為帶芯結(jié)構(gòu)(cored structure)。此時,優(yōu)選為，鈷酸鑭粒徑為O. 5-5. O μ m, 一起合成而包住鈷酸鑭粒子的鈷酸鑭陶瓷粒子的粒徑為IOOnm以下。這種帶芯結(jié)構(gòu)即使經(jīng)過如球磨等后續(xù)物理工藝,優(yōu)選地,維持帶芯結(jié)構(gòu)。這種煅燒后的粉末將乙醇和球狀氧化鋯一起置于塑料罐子內(nèi)進(jìn)行球磨后干燥，并將其分級。通過以上的方法制備的煅燒粉末，添加粘合材料均勻混合后進(jìn)行干燥成型，之后在與固體氧化物燃料電池的電極板和分離板的兩側(cè)接觸的狀態(tài)下燒結(jié)，并作為復(fù)合陶瓷材料使用。優(yōu)選地，此時的燒結(jié)條件為600°C以上，I小時以上。若燒結(jié)溫度低于600°C，燒結(jié)體強度不充分而粉碎，因此喪失作為接觸材料的功能。若溫度高于600°C，雖然對陶瓷材料的強度收縮率有利，但構(gòu)成燃料電池的其他結(jié)構(gòu)要素，例如金屬分離板或者玻璃密封材料等的損傷變大。即，本發(fā)明的陶瓷材料在固體氧化物燃料電池工作溫度范圍600°C以上溫度 下燒結(jié)一小時以上，就發(fā)揮功能。當(dāng)溫度高于這種燒結(jié)溫度或者增加燒結(jié)時間時，陶瓷材料的組織能夠變得更致密。將已制備的煅燒粉末與適當(dāng)?shù)恼澈喜牧?、分散材料，溶劑等一起均勻混合而制備粘性流體(slurry)形態(tài)，在固體氧化物燃料電池的干電池(unit cell)或者分離板(interconnect)上噴射為線狀或者面狀，并使其燒結(jié)附著，可作為陶瓷材料利用。另一使用例為，將已制備的煅燒粉末與有機(jī)粘合材料和分散劑混合而制備膏體，并涂覆于固體氧化物燃料電池的分離板后干燥并燒結(jié)使其粘接于分離板，并作為陶瓷材料使用。以下，對本發(fā)明的實施例詳細(xì)說明。[實施例I]首先，作為起始原料之一，合成鈷酸鑭。為此，混合鑭氧化物和鈷氧化物并在1400°C的溫度下加熱5小時以上而合成鈷酸鑭。粉碎已合成的鈷酸鑭而制備粉末狀態(tài)。已制備的鈷酸鑭粉末如圖I的以掃描電子顯微鏡(SEM)攝影的照片，制備成在一次粒子之間致密而無空隙的球狀形態(tài)。已制備的鈷酸鑭的平均粒度約為3 μ m。其次，制備硝酸鹽水溶液。硝酸鹽水溶液的組成通過稱重混合而配合，以使最終形成的鈷酸鑭陶瓷的組成為(La，Ca) (Cr，Co，Cu) O3(下稱LCCAF)。在本實施例中使用的LCCAF的正確組成為(Laa8Caa2) (CraiCoa6Cua3)O315為制備具有這種組成的硝酸鹽水溶液，在蒸餾水50mL中分別添加鑭硝酸鹽76. 9g、鈣硝酸鹽10. 4g、鉻硝酸鹽8. 9g、鈷硝酸鹽38. 5g和銅硝酸鹽16. 0g，并使之完全溶解后，攪拌并以70°C加熱。其次，將之前制備的鈷酸鑭粉末50. Og在常溫下添加到檸檬酸(critic acidmonohydrate)粉體并均勻混合后,將此混合物投入至硝酸鹽水溶液。將這種狀態(tài)的混合液在70°C下繼續(xù)加熱，直至其粘性變大，無法攪拌為止。之后將加熱溫度提高至150°C，使之結(jié)束凝膠鼓泡，成為有粘性的糕狀。成為糕狀后將其以250°C以上的溫度加熱，使已固化的凝膠自燃燃燒，并將其冷卻而獲得炭(char)。將如此獲得的炭在球磨機(jī)中干式粉碎。然后將其干燥后，以2V Mn的速度升溫，并在700°C空氣中煅燒4小時。圖2顯示了以上述方法合成的粉末。
從圖2可知，硝酸鹽水溶液和鈷酸鑭粒子合成的復(fù)合粉末為小粒子包住大粒子周圍的形狀。將此結(jié)構(gòu)稱為帶芯結(jié)構(gòu)(cored structure)。大粒徑粒子為粒徑2 5 μ m的鈷酸鑭，小粒徑粒子為LCCAF，其粒徑為約50nm。優(yōu)選地,這種帶芯結(jié)構(gòu)即使經(jīng)過球磨等后續(xù)物理工藝,維持帶芯結(jié)構(gòu)。因此當(dāng)球磨煅燒粒子時，有必要控制球磨工藝，達(dá)到已凝聚的LCCAF粒子粉碎并均勻分散于鈷酸鑭粒子周圍的程度。
已煅燒的粉末與乙醇和氧化鋯一起置于塑料罐子(jar)球磨15小時后在60°C干燥24小時以上。干燥后的粉末分級為150 μ m以下。為了比較用以上工藝制備的合成陶瓷煅燒粉末的物性，準(zhǔn)備用硝酸鹽水溶液和檸檬酸另行合成的LCCAF合成粉末中單純混合鈷酸鑭的樣品。以下，根據(jù)本發(fā)明一實施例的具有帶芯結(jié)構(gòu)的已合成的粉末稱為“合成粉末”，在另外的工藝中合成的LCCAF粉末中單純混合鈷酸鑭粉末的粉末稱為“混合粉末”。為了比較合成粉末和混合粉末的物性，對使相對于最終陶瓷粉末的鈷酸鑭的添加比率變?yōu)?0 90重量％而合成或者混合的樣品在同樣的條件下進(jìn)行煅燒處理。這些粉末全部在700°C煅燒12小時。煅燒后的這些粉末經(jīng)粉碎與有機(jī)粘合劑混合后成型燒結(jié)。此時的燒結(jié)條件為850°C、4小時。下表I顯示這種實驗條件及對燒結(jié)后的燒結(jié)體測定的在燒結(jié)過程中的燒結(jié)收縮率和在固體氧化物燃料電池的使用溫度范圍800°C下的電導(dǎo)率。此時測定電導(dǎo)性時，將燒結(jié)后的樣品加工成3X3X20 (mm)的大小的四角柱后，以四探針法(four-probe method)在800°C測定其電導(dǎo)率。表I
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合陶瓷材料， 微小的ABO3型鈣鈦礦型陶瓷粒子與鈷酸鑭(LaCoO3)粒子復(fù)合合成，所述鈷酸鑭粒子的粒徑大于所述鈣鈦礦型陶瓷粒子的粒徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合陶瓷材料， 所述鈷酸鑭的比率為10重量％以上,90重量％以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合陶瓷材料， 所述鈣鈦礦型陶瓷粒子為(La, Sr)MnO3> (La，Sr) CoO3> (La，Sr) (Co, Fe) O3 和(La，Ca)(Cr, Co, Cu)O3 中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合陶瓷材料， 所述鈷酸鑭粒子的粒徑為O. 5 50 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要球I所述的復(fù)合陶瓷材料， 所述鈷酸鑭粒子為球狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合陶瓷材料， 所述鈣鈦礦型陶瓷粒子的粒徑為IOOnm以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合陶瓷材料， 形成為所述鈣鈦礦型陶瓷粒子包住所述鈷酸鑭粒子的周圍的帶芯結(jié)構(gòu)(coredstructure)ο
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合陶瓷材料， 在合成所述鈣鈦礦型陶瓷粒子的工藝中，所述鈷酸鑭作為起始原料一起添加而合成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合陶瓷材料， 所述鈣鈦礦型陶瓷的組成為(Laa8Caa2) (CraiCoa6Cua3)CV
10.一種復(fù)合陶瓷材料的制備方法，包括 將混有檸檬酸和鈷酸鑭粉末的混合物投入到溶有多種硝酸鹽的硝酸鹽水溶液的步驟； 通過加熱并攪拌所述水溶液，使反應(yīng)物從溶膠狀態(tài)成為凝膠狀態(tài)的加熱攪拌步驟；將在所述加熱攪拌步驟中生成的反應(yīng)物，以所述檸檬酸的自燃溫度以上的溫度加熱，使檸檬酸燃燒的步驟； 將在所述檸檬酸燃燒步驟中生成的炭(char)粉碎后，在700°C以上的溫度下煅燒的煅燒步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的復(fù)合陶瓷材料的制備方法， 所述鈷酸鑭粉末的粒徑為O. 5 5. O μ m。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的復(fù)合陶瓷材料的制備方法， 所述硝酸鹽水溶液將選自鑭硝酸鹽、鈣硝酸鹽、鉻硝酸鹽、鈷硝酸鹽、銅硝酸鹽、鐵硝酸鹽、鉍硝酸鹽、釔硝酸鹽、錳硝酸鹽、鍶硝酸鹽和鎳硝酸鹽中的一種以上的金屬硝酸鹽，配合ABO3型鈣鈦礦陶瓷的組成溶于蒸餾水。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的復(fù)合陶瓷材料的制備方法， 將所述鈷酸鑭添加至所述硝酸鹽水溶液的比率為10重量％以上且90重量％以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的復(fù)合陶瓷材料的制備方法，所述 ABO3 型鈣鈦礦陶瓷為(La, Sr)MnO3> (La, Sr) CoO3> (La, Sr) (Co, Fe) O3 和(La, Ca)(Cr, Co, Cu) O3 中的任一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的復(fù)合陶瓷材料的制備方法，所述(La, Ca) (Cr, Co, Cu) O3 的組成為(Laa8Caa2) (CraiCoa6Cua3)O315
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的復(fù)合陶瓷材料的制備方法， 所述檸檬酸是一種貢獻(xiàn)于形成金屬配合物、并通過高溫燃燒形成陶瓷粉末的可燃性有機(jī)物。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的復(fù)合陶瓷材料的制備方法， 所述可燃性有機(jī)物為甘氨酸硝酸鹽、聚乙二醇、尿素和乙二胺四乙酸中的任一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的復(fù)合陶瓷材料的制備方法，還包括， 將在所述煅燒步驟中煅燒后的粉末與粘合劑、分散劑及溶劑一起均勻混合而制備粘性流體(slurry)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的復(fù)合陶瓷材料的制備方法，還包括， 將所述粘性流體涂覆在燃料電池的極板或分離板后使其燒結(jié)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的復(fù)合陶瓷材料的制備方法， 所述燒結(jié)步驟在600°C以上進(jìn)行I小時以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料電池用復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。燃料電池用復(fù)合陶瓷材料形成為小粒徑鈣鈦礦型陶瓷粒子包住大粒徑鈷酸鑭粒子周圍的帶芯結(jié)構(gòu)，在合成鈣鈦礦型陶瓷粒子的工藝中，鈷酸鑭作為起始原料一起添加而合成。根據(jù)本發(fā)明的燃料電池用復(fù)合陶瓷材料提高分離板和極板之間的電連接特性，且在化學(xué)和機(jī)械上也很穩(wěn)定。
文檔編號C01F17/00GK102687324SQ201080059890
公開日2012年9月19日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者全中煥, 金度亨, 韓相武 申請人:Posco公司