1.一種管狀高溫固體氧化物燃料電池的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1)陽(yáng)極支撐管的制備
采用可還原性的金屬氧化物和陶瓷基復(fù)合材料通過(guò)塑性擠壓成型制得;
(2)陽(yáng)極層的制備
采用Ni-YSZ作為陽(yáng)極材料,在陽(yáng)極支撐層外通過(guò)熱噴涂的方法制得陽(yáng)極層;
(3)電解質(zhì)層的制備
a)將實(shí)驗(yàn)室溫度用空調(diào)調(diào)節(jié),按照Gd:Zr摩爾比為1:1分別稱取Gd(NO3)3·6H2O和ZrOCl2·8H2O,加去離子水稀釋為含Gd和Zr混合溶液,攪拌均勻;
b)取稀氨水,用蠕動(dòng)泵將含Gd和Zr混合溶液逐滴滴入攪拌的稀氨水中,滴加完畢后,關(guān)閉攪拌,陳化;
c)將陳化后的沉淀進(jìn)行離心洗滌,先用去離子水洗滌至將硝酸銀加入到離心后的上層清液中無(wú)白色沉淀為止,然后再用無(wú)水乙醇清洗2-3次;最后將洗滌后的沉淀用無(wú)水乙醇稀釋后放入反應(yīng)釜中在180-200℃下反應(yīng)20-24h;
d)反應(yīng)結(jié)束后將沉淀用無(wú)水乙醇洗滌1-2次,放入干燥箱中,50-70℃下干燥,干燥完后研磨,并在200目篩網(wǎng)中過(guò)篩,隨后在馬弗爐中焙燒,得到Gd2Zr2O7納米粉體;
e)取步驟d)制得的Gd2Zr2O7納米粉體置于石墨模具中,套筒內(nèi)壁和上下壓頭各墊一層碳紙,將納米粉體裝模后同石墨模具一起在干燥箱中干燥,隨后在臺(tái)式粉末干壓機(jī)上預(yù)壓,預(yù)壓壓力為1-2MPa;
f)將裝有Gd2Zr2O7納米粉體的石墨模具在放電等離子體燒結(jié)爐中正確安放后,關(guān)閉爐門開(kāi)始抽真空,待真空度小于6Pa時(shí),開(kāi)始加壓,壓力為60-80MPa,設(shè)定好程序的功率和時(shí)間,開(kāi)始燒結(jié),燒結(jié)完畢,待爐內(nèi)溫度降至30℃以下,開(kāi)始卸壓,待全部壓力卸完,放氣,開(kāi)爐門,脫模,取樣,粉碎研磨,得到納米Gd2Zr2O7陶瓷粉體;
g)將納米Gd2Zr2O7陶瓷粉體采用大氣等離子噴涂的方法噴涂于陽(yáng)極層表面,制得電解質(zhì)層;
(4)陰極層的制備
采用鈣鈦礦型復(fù)合氧化物作為陰極材料,在陰極層外采用熱噴涂的方法制得陰極層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種管狀高溫固體氧化物燃料電池的制備方法,其特征在于:步驟a)中,實(shí)驗(yàn)室溫度為5-20℃。
3.如權(quán)利要求1所述的一種管狀高溫固體氧化物燃料電池的制備方法,其特征在于:步驟b)中,所述含Gd和Zr的混合溶液的濃度為0.03-0.05mol/L,稀氨水的濃度為0.4-0.6mol/L,稀氨水與含Gd和Zr的混合溶液的體積比為2:1。
4.如權(quán)利要求1所述的一種管狀高溫固體氧化物燃料電池的制備方法,其特征在于:步驟b)中,所述陳化的時(shí)間為20-24h。
5.如權(quán)利要求1所述的一種管狀高溫固體氧化物燃料電池的制備方法,其特征在于:步驟d)中,所述焙燒的溫度為800-1000℃,焙燒的時(shí)間為2-5h。
6.如權(quán)利要求1所述的一種管狀高溫固體氧化物燃料電池的制備方法,其特征在于:步驟e)中,所述干燥的溫度為180-200℃,干燥的時(shí)間為4-6h。
7.如權(quán)利要求1所述的一種管狀高溫固體氧化物燃料電池的制備方法,其特征在于:步驟f)中,燒結(jié)時(shí),首先以30-40℃/min的速率升溫至600℃,然后以40-60℃/min的速率升溫至1300-1350℃,保溫3-5min,隨后按30-50℃/min降溫到600℃,燒結(jié)完畢。