專利名稱：一種廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陽極支撐體再利用的方法。
背景技術(shù)：
雙層復(fù)合電解質(zhì)的電池具有自漏電現(xiàn)象消失，開路電壓提高的特點(diǎn)，其重要組成 部分復(fù)合電解質(zhì)膜的制備已經(jīng)受到了諸多關(guān)注和研究，Xinge等人在Journal of Power Sources161 (2006) 301報(bào)道，利用絲網(wǎng)印刷共燒結(jié)法制備了雙層YSZ/SDC電解質(zhì)膜，(其中 YSZ為Y203穩(wěn)定Zr02的電解質(zhì)材料；SDC為Sm摻雜Ce02的中溫燃料電池電解質(zhì)材料)。然 而，在制備復(fù)合電解質(zhì)膜的過程中發(fā)現(xiàn)，無論采用何種方法，都有一定的成品率，那些燒結(jié) 后發(fā)生開裂的復(fù)合電解質(zhì)膜，連同它的陽極支撐體一起，通常被廢棄掉了，這大大地浪費(fèi)了 物力、人力，也無形中提高了制備成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決采用絲網(wǎng)印刷制備復(fù)合電解質(zhì)膜，燒結(jié)后發(fā)生開裂的膜會(huì)被連同 它的陽極支撐體一起廢棄掉，導(dǎo)致浪費(fèi)物力，人力且增加成本的問題，而提供人一種廢棄復(fù) 合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法。 廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、將廢棄復(fù)合 電解質(zhì)膜中陽極支撐體上的開裂的SDC膜用鑷子清除，得帶有YSZ膜的平整的陽極支撐體； 二、采用400 500目的尼龍絲網(wǎng)印刷機(jī)將SDC電解質(zhì)漿料印刷于帶有YSZ膜的平整的陽 極支撐體上，然后在70 20(TC下干燥0. 5 10min成膜，再重復(fù)印刷、干燥步驟至膜的厚 度為6 14mm，得印有SDC電解質(zhì)膜的陽極支撐體；三、將印有SDC電解質(zhì)膜的陽極支撐 體放入馬福爐中，用0. 2 3h升溫至300 500°C ，用0. 3 5h升溫至501 IOO(TC ，用 0. 5 2h升溫至1001 1405t:并保溫1 6h，然后用0. 5 3h降溫至900 1004"，再 用0. 3 5h降溫至500 899°C，隨爐冷卻至室溫，即完成廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體 再利用。 本發(fā)明中采用廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法，制備的復(fù)合電解質(zhì) 膜致密性好，膜與陽極支撐體結(jié)合緊密，制造成電池并測試其開路電壓接近理論電壓(IV 以上)，性能優(yōu)越；本發(fā)明利用的廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體，是外層的SDC電解質(zhì)膜 開裂，而里層的YSZ層保持完好，這給利用廢棄陽極支撐體制備復(fù)合電解質(zhì)膜提供了基礎(chǔ)； 本發(fā)明將廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體進(jìn)行再利用，減少了工藝過程中的浪費(fèi)，節(jié)約人 力物力，降低了復(fù)合電解質(zhì)膜的制備成本，對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)具有重要意義。
圖1是具體實(shí)施方式
一中廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜的示意圖，其中1為SDC電解質(zhì)膜，2 為YSZ電解質(zhì)膜，3為陽極支撐體；圖2是具體實(shí)施方式
十三中單電池的輸出特性曲線圖， 其中口為功率密度曲線，B為電池電壓曲線；圖3是具體實(shí)施方式
十三中單電池的斷面SEM圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的 任意組合。
具體實(shí)施方式
一 結(jié)合圖1所示，本實(shí)施方式廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再 利用的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、將廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體上的開裂的SDC膜用 鑷子清除，得帶有YSZ膜的平整的陽極支撐體；二、采用400 500目的尼龍絲網(wǎng)印刷機(jī)將 SDC電解質(zhì)漿料印刷于帶有YSZ膜的平整的陽極支撐體上，然后在70 20(TC下干燥0.5 10min成膜，再重復(fù)印刷、干燥步驟至膜的厚度為6 14mm，得印有SDC電解質(zhì)膜的陽極 支撐體；三、將印有SDC電解質(zhì)膜的陽極支撐體放入馬福爐中，用0. 2 3h升溫至300 50(TC，用0. 3 5h升溫至501 IOO(TC，用0. 5 2h升溫至1001 1405。C并保溫1 6h，然后用0. 5 3h降溫至900 1004°C ，再用0. 3 5h降溫至500 899°C ，隨爐冷卻 至室溫，即完成廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中采用400目的 尼龍絲網(wǎng)印刷機(jī)。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中采用500目的 尼龍絲網(wǎng)印刷機(jī)。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中采用420 480目的尼龍絲網(wǎng)印刷機(jī)。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中采用450目的 尼龍絲網(wǎng)印刷機(jī)。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中采用460目的 尼龍絲網(wǎng)印刷機(jī)。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、三、四、五或六不同的是步驟 二中SDC電解質(zhì)漿料的制備a、將粒徑為0. 02 1. Omm的SDC粉末進(jìn)行球磨2 10h，得 SDC粉料；b、按重量比4 : 5將SDC粉料和有機(jī)粘結(jié)劑放入瑪瑙研缽中研磨30min，即得SDC 電解質(zhì)漿料；其中步驟a球磨中采用的磨球?yàn)楝旇?，物料質(zhì)量比為2.5 : 1。其它步驟及參 數(shù)與具體實(shí)施方式
一、二、三、四、五或六相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七不同的是步驟二中在80 190°C 下干燥1 8min成膜，再重復(fù)印刷、干燥步驟至膜的厚度為7 13mm。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
七相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七不同的是步驟二中在9(TC下干 燥7min成膜，再重復(fù)印刷、干燥步驟至膜的厚度為8mm。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
七 相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七不同的是步驟二中在15(TC下干 燥3min成膜，再重復(fù)印刷、干燥步驟至膜的厚度為10mm。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
七相同。
具體實(shí)施方式
i^一 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八、九或十不同的是步驟三中用lh升溫至350。C，用lh升溫至600。C，用lh升溫至1200。C并保溫2h，然后用lh降溫至
98(TC，再用lh降溫至70(TC。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八、九或十相同。
具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八、九或十不同的是步驟三中用
2h升溫至40(TC，用2h升溫至80(TC，用1. 5h升溫至140(TC并保溫3h，然后用2h降溫至
92(TC，再用2h降溫至600°C。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八、九或十相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法按
以下步驟實(shí)現(xiàn)一、將廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體上的開裂的SDC膜用鑷子清除，得帶
有YSZ膜的平整的陽極支撐體；二、采用450目的尼龍絲網(wǎng)印刷機(jī)將SDC電解質(zhì)漿料印刷于 帶有YSZ膜的平整的陽極支撐體上，然后在10(TC下干燥4min成膜，再重復(fù)印刷、干燥步驟 至膜的厚度為10mm，得印有SDC電解質(zhì)膜的陽極支撐體；三、將印有SDC電解質(zhì)膜的陽極支 撐體放入馬福爐中，用2. 5h升溫至45(TC，用2. 5h升溫至80(TC，用1. 5h升溫至1305"并 保溫4h，然后用2. 5h降溫至900°C ，再用4h降溫至500°C ，隨爐冷卻至室溫，即完成廢棄復(fù) 合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用。 測試本實(shí)施方式廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用后制備所得復(fù)合電解質(zhì) 膜的性能采用孔徑為400 600目的絲網(wǎng)將BSCF(Ba。.5Sr。.5CO。.6Fe。.403)粉末印刷于本實(shí) 施方式中制備的復(fù)合電解質(zhì)膜表面，得到厚度為30mm的BSCF陰極膜，然后在15(TC下干燥
0. 5 10min，得到組件，再用銀導(dǎo)電膠將組件封裝于陶瓷管的一端，得到單電池；用銀絲作 為電流和電壓測量引線，為扣除引線電阻，用四電極法進(jìn)行測試，氫氣作為還原劑，室內(nèi)空 氣作為氧化劑，所用測試儀器為英國Solartron公司生產(chǎn)的SI1260阻抗分析儀和SI1287 電化學(xué)界面；測試在75(TC時(shí)單電池的輸出特性曲線，結(jié)果如圖2所示，電池開路電壓達(dá)
1. 08V，輸出性能穩(wěn)定，最高輸出功率密度達(dá)0. 38W/cm2，說明本實(shí)施方式中的復(fù)合電解質(zhì)膜 的氣密性好，沒有開裂現(xiàn)象，復(fù)合電解質(zhì)膜的性能優(yōu)越。從圖3中可知，復(fù)合電解質(zhì)膜各層 之間結(jié)合緊密，結(jié)構(gòu)致密，其中YSZ層厚度為5mm， SDC層厚度為13mm。
權(quán)利要求
一種廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法，其特征在于廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、將廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體上的開裂的SDC膜用鑷子清除，得帶有YSZ膜的平整的陽極支撐體；二、采用400～500目的尼龍絲網(wǎng)印刷機(jī)將SDC電解質(zhì)漿料印刷于帶有YSZ膜的平整的陽極支撐體上，然后在70～200℃下干燥0.5～10min成膜，再重復(fù)印刷、干燥步驟至膜的厚度為6～14mm，得印有SDC電解質(zhì)膜的陽極支撐體；三、將印有SDC電解質(zhì)膜的陽極支撐體放入馬福爐中，用0.2～3h升溫至300～500℃，用0.3～5h升溫至501～1000℃，用0.5～2h升溫至1001～1405℃并保溫1～6h，然后用0.5～3h降溫至900～1004℃，再用0.3～5h降溫至500～899℃，隨爐冷卻至室溫，即完成廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法，其特征在于步驟二中采用420 480目的尼龍絲網(wǎng)印刷機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法，其特征在于步驟二中采用450目的尼龍絲網(wǎng)印刷機(jī)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法，其特征在于步驟二中采用460目的尼龍絲網(wǎng)印刷機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法，其特征在于步驟二中SDC電解質(zhì)槳料的制備a、將粒徑為0. 02 1. Omm的SDC粉末進(jìn)行球磨2 10h，得SDC粉料；b、按重量比4 : 5將SDC粉料和有機(jī)粘結(jié)劑放入瑪瑙研缽中研磨30min，即得SDC電解質(zhì)漿料；其中步驟a球磨中采用的磨球?yàn)楝旇В锪腺|(zhì)量比為2. 5 : 1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法，其特征在于步驟二中在80 19(TC下干燥1 8min成膜，再重復(fù)印刷、干燥步驟至膜的厚度為7 13mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法，其特征在于步驟二中在9(TC下干燥7min成膜，再重復(fù)印刷、干燥步驟至膜的厚度為8mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法，其特征在于步驟二中在15(TC下干燥3min成膜，再重復(fù)印刷、干燥步驟至膜的厚度為10mm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的一種廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法，其特征在于步驟三中用lh升溫至35(TC，用lh升溫至60(TC，用lh升溫至1200。C并保溫2h，然后用lh降溫至980。C，再用lh降溫至700°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的一種廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法，其特征在于步驟三中用2h升溫至400°C ，用2h升溫至800°C ，用1. 5h升溫至140(TC并保溫3h，然后用2h降溫至920°C ，再用2h降溫至6Q0。C 。
全文摘要
一種廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體再利用的方法，它涉及一種陽極支撐體再利用的方法。本發(fā)明解決了采用絲網(wǎng)印刷制備復(fù)合電解質(zhì)膜，燒結(jié)后發(fā)生開裂的膜會(huì)被連同它的陽極支撐體一起廢棄掉，導(dǎo)致浪費(fèi)物力，人力且增加成本的問題。方法一、將廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體上的開裂的SDC膜清除，得帶有YSZ膜的平整的陽極支撐體；二、將SDC電解質(zhì)漿料印刷于帶有YSZ膜的平整的陽極支撐體上，干燥成膜，再重復(fù)印刷、干燥步驟，得印有SDC電解質(zhì)膜的陽極支撐體；三、放入馬福爐中，保溫?zé)Y(jié)，隨爐冷卻至室溫，即完成。本發(fā)明將廢棄復(fù)合電解質(zhì)膜中陽極支撐體進(jìn)行再利用，減少了工藝過程中的浪費(fèi)，節(jié)約人力物力，降低成本且膜致密性好。
文檔編號(hào)H01M8/10GK101740797SQ20091031222
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者呂喆, 張耀輝, 朱星寶, 李仲秋, 潘偉平, 王志紅, 王振, 蘇文輝, 魏波, 黃喜強(qiáng) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)