一种高性能的固体氧化物燃料电池的制作方法

1.本发明涉及固体氧化物燃料电池技术领域，尤其是一种高性能的固体氧化物燃料电池。


背景技术：

2.sofc是电解质为固体氧化物制成的燃料电池发电系统，目前大都用聚乙烯醇及其他高分子粘结剂和无机粘结剂作为固结固体氧化物器件素坯，普通平板型sofc单池由一块平板型单池板在板的上下面置有相互垂直、设有燃气通道的阳极板和设有氧化剂通道的阴极板及连接体等组成。阳极、阴极板大都为不锈钢板涂覆复合陶瓷或耐高温热障复合涂料。有的单池板中间埋有裹覆着保护层、功能层的金属丝网。
3.现有技术存在以下不足之处：
4.一、由于一般采用聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛纤维素及糊精等其他高分子聚合物、有机、无机粘结剂添加去离子水后做成粘结剂浆料加入具有各种功能的粉料中充分球磨混合后做成单池素坯，素坯初始强度较差在整个工艺过程中容易破损、变形甚至塌落散架而报废，提高了制造成本。
5.二、构成流场的截面形成过于单一使sofc整体功率密度体积比、重量比较低。
6.三、单板单池不利于提供多种电性能参数的sofc装备。
7.四、没有在支撑板上构建离子导体型和质子导体型组合式单板多池发电元件。
8.⑤
.支撑体部分金属件的存在导致高温状况下的不稳定sofc易损坏。
9.需要提供一种高性能的固体氧化物燃料电池。


技术实现要素：

10.为了克服现有技术中的缺陷，提供一种高性能的固体氧化物燃料电池。
11.本发明通过下述方案实现：
12.一种高性能的固体氧化物燃料电池，所述固体氧化物燃料电池包括发电堆，发电堆由至少一对电池单体的发电部交替层叠而成，所述电池单体的发电部包括电解质层以及分别设置在其上下表面的阴极和阳极，所述阴极具有阴极功能层，所述阳极具有阳极功能层，所述发电堆内设置有向所述阳极供给燃料的燃料气通道和向所述阴极供给氧化剂的氧化剂通道，燃料气、氧化剂进口接头、出口接头设置在框架连接体两端或靠近两端的两侧，多孔支撑体以p盐作为粘结剂，所述电解质层为复合型质子导体电解质、复合型离子导体电解质、混合复合电解质中的一种；所述阳极功能层由复合阳极功能材料制备而成，所述复合阳极功能材料为纳米稀土元素粉料包裹着具有阳极催化功能的阳极催化剂核壳结构材料，所述阴极功能层由阴极材料制备而成，所述阴极材料为镨、钕、钐、铕、钆、镧、铈、钷、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥与钡、锰、镓、镁、锆混合金属粉末复合功能材料；所述燃料气通道和氧化剂通道的截面形状为多棱多角几何形或多瓣花型或圆型，所述燃料气通道和氧化剂通道的通道表面则制上多种型式的三维结构的花纹。
13.将p盐作为粘结剂，并加入造孔剂、增强体、复合粉体，和去离子水进行搅拌，然后再加入消泡剂充分搅拌，并边加入边搅拌，搅拌半小时～2小时再球磨1～24小时，得到复合陶瓷原料；
14.将复合陶瓷原料布入模具中加压，随后通电加热抽真空，进行干燥、固化、脱脂、造孔处理，得到具有多尺寸孔径穿孔通道的多孔支撑体；另外也可将复合陶瓷原料布入金属模具后经压制后马上开模，将素坯放在托板上放置2-50小时熟化、阴干、干燥后再置入烘箱进一步干燥并加温、抽真空、固化、脱脂处理，得到高强度的多孔支撑体素坯，所述模具为金属模、石墨模具、陶瓷模、陶瓷金属复合模具中的一种。。
15.所述p盐包括磷酸钙、磷酸镧、磷酸铝石、磷酸锌、磷酸铝二氢、磷酸铈；
16.所述造孔剂包括淀粉、石墨粉、碳黑、有机聚合物微粉；
17.所述增强体包括三氧化二铝、氧化锆粉料及由这些成份制成的陶瓷纤维、晶须；
18.所述复合粉体包括过渡金属、稀土元素、氧化钙、氧化钡、氧化镁；
19.所述过渡金属包括钛、钒、铬、锰、钨、铼、钽，所述稀土元素包括钇、铈、镧；
20.所述消泡剂包括磷酸三丁酯、聚醚、乳液型有机硅。
21.在支撑体素坯的上下平面的任一面上设置催化剂浆料，然后布上传统氧化钇稳定氧化锆粉料或浆料，也可布上复合电解质层；
22.所述复合型质子导体电解质包括无机质子型质子导体、氢键型质子导体、氢插入型质子导体、掺杂钙钛矿氧化物中的一种或者数种；所述复合型离子导体电解质为在钇稳定氧化锆配料中添加mgo、cao、bao和fe2o3、gd、sm、ce、ca、y、pr、ru、镓酸镧、bi、er、sc、mn、in；所述混合复合电解质为几种稀土元素掺杂后与几种碳酸盐复合制成的电解质，所述稀土元素为y、gd，所述碳酸盐为li、na、k碳酸盐制成单层或多层复合电解质。
23.所述催化剂浆料为包括ceo的多种稀土复合纳米材料；
24.所述催化剂浆料通过浸渗、电沉积、气相沉积、磁控溅射、丝网印刷、旋涂流延、等量子喷涂、激光喷涂、涂刷、静电喷涂、超声波喷涂设置在支撑体素坯的任一面上。
25.所述阳极功能层、阴极功能层的制备方法为：在多孔支撑体已布上电解质层的面上再置上用纳米氧化钇或氧化锆粉料包裹着的nio的复合阳极功能材料，也可置以静电纺纤维、其他类型颗粒的阳极功能材料，然后在阳极功能材料上置上阳极导体的多孔或网状集电极层以导出阳极上产生的电子；
26.当在多孔支撑体上的某面上制备好电解质层的电解质及阳极功能层的复合阳极功能材料后，用等离子喷涂或其他方法在700-900℃下进行低温烧结，初具强度后再翻身在已制阳极功能层的多孔支撑体背面用浸渗、电沉积、气相沉积、丝网印刷、涂刷、静电喷涂或超声波喷涂制备上阴极功能层的阴极材料，然后再放在托板上进炉进行高温烧结或用等离子、通电闪烧、激光工艺技术进行快速烧结。
27.在所述电池单体之间凡与其他单池接触的部分均设置了一层平面的多孔高温绝缘性氧化物陶瓷涂层，所述涂层包括al2o3、zro2、sio2。
28.在有导电性要求的密封面间采用金属弹性圈密封或再加上zro2陶瓷金属活性封接法进行组合密封；在有绝缘要求的密封面之间，采用玻璃和玻璃陶瓷密封材料进行密封。
29.在有绝缘要求的密封面之间也可以陶瓷、陶瓷基复合材料高温钎焊进行密封，所述陶瓷基复合材料为al2tio5，还掺杂有稀土元素la、y和氧化钡等，还可将碳化硅、氮化硅、
高熔点金属良导体合金元素钛、铌、钽、钨、铜的碳化物进行扩散焊接。
30.在同一多孔支撑体上可设置一种电解质的单池，也可设置有多块不同功能电解质的一板多池形sofc发电单元，在不同功能单池之间相间设置有绝缘功能的氧化物陶瓷。
31.本发明的有益效果为：
32.1.本发明一种高性能的固体氧化物燃料电池使用p盐作为粘结剂，解决单池素坯在生产流程中强度太低，容意破损、难脱模、易变形易塌落散架致使成品率较低等问题。
33.2.本发明一种高性能的固体氧化物燃料电池可以在一张多孔陶瓷支撑体板上可制备多个发电单池，克服了一板一池形式难以提供多种电性能参数的问题。
34.3.本发明一种高性能的固体氧化物燃料电池在支撑板上构建离子导体型和质子导体型组合式单板多池发电元件，可用单板就提供多种电性能传输装置，提高了同体积sofc的功率密度比。
35.4.本发明一种高性能的固体氧化物燃料电池的单池所有零件材料热膨胀系数尽可能接近，提高成品抗热震性能，高温工作稳定性。
附图说明
36.图1为本技术中的多孔支撑体的制备流程图。
具体实施方式
37.下面结合具体实施例对本发明优选的实施例进一步说明：
38.一种高性能的固体氧化物燃料电池，所述固体氧化物燃料电池包括发电堆，发电堆由至少一对电池单体的发电部交替层叠而成，所述电池单体的发电部包括电解质层以及分别设置在其上下表面的阴极和阳极，所述阴极具有阴极功能层，所述阳极具有阳极功能层，所述发电堆内设置有向所述阳极供给燃料的燃料气通道和向所述阴极供给氧化剂的氧化剂通道，燃料气、氧化剂进口接头、出口接头设置在框架连接体两端或靠近两端的两侧，所述多孔支撑体以p盐作为粘结剂，所述电解质层为复合型质子导体电解质、复合型离子导体电解质、混合复合电解质中的一种；所述阳极功能层由复合阳极功能材料制备而成，所述复合阳极功能材料为纳米稀土元素粉料包裹着具有阳极催化功能的阳极催化剂核壳结构材料，所述阴极功能层由阴极材料制备而成，所述阴极材料为镨、钕、钐、铕、钆、镧、铈、钷、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥与钡、锰、镓、镁、锆混合金属粉末复合功能材料；所述燃料气通道和氧化剂通道的截面形状为多棱多角几何形或多瓣花型或圆型，所述燃料气通道和氧化剂通道的通道表面则制上多种型式的三维结构的花纹。
39.燃料气通道和氧化剂通道的截面、表面形状使表面积增加提高体积重量功率比，降低生产成本，此外除以上工艺，燃料气通道和氧化剂通道也可以用增材3d打印法进行制造。将电池单体置于烧结炉或导电烧结装置中再次进行高温1400℃左右烧结。阳极功能层、阴极功能层也可以静电纺方法制成微纳米纤维形，复合在多孔支撑体上，作为阴极、阳极的功能材料。
40.根据用户所用燃气的实际情况在阳极功能层表面上还可添置上钙钛矿类燃气重整功能层(含添加有催化剂的功能层)，当需要制造输出电压较高电流可较小的同等大小外型尺寸的单池时，可在同块多孔支撑板上分别使用氧离子导体型电解质(含离子导体型复
合电解质)和质子导体型电解质(含质子导体型复合电解质)，再在其相同位置配置上相应需要的阳极、阴极功能材料及粘结剂、催化剂。
41.在已制成的四边单一要素平面中间波型单池板(含一板多池)流道外凸的波形顶面也应制备以al2o3及与zro p盐粘结剂、造孔剂等配置成的浆料的狭长绝缘带，然后再用激光烧结、等离子烧结用其他方法进行烧结。
42.在制备一板多池时必须注意的是因p盐复合陶瓷多孔支撑体具有较好绝缘性能，在制造多块小电池板时在相邻电池间必须要空一定间距，在此间距两边都应制备上与阳极、阴极、支撑体用料大致相同热膨胀系数的三氧化二铝、二氧化锆及较少含量的稀土类助剂，以保证在安装后，高温环境下仍能保持四边单一平面要素的中间波形电池板具有安装、密封较好的平面精度以确保电堆芯的任何工作环境稳定的性能，即使在单板单池使用时同时应确保四边单一要素平面的平整度，确保密封的可靠性。在大规模量产时，前述复合陶瓷原料可用流延、成型模辊滚压装置与干压热压设备相间组成流水线进行量产化，也可在流延生产线中插入热压、丝网印刷、刷涂、气相、液相沉积、溅射、3d打印、冷热喷涂、微波电磁感应加热、等离子、激光、通电闪烧等快速烧结工艺手段制成。
43.在同一支撑体上可设置一种电解质的单池，也可设置有多块不同功能电解质的一板多池形sofc发电单元，但不同功能单池之间应相间设置有绝缘功能的氧化物陶瓷在增强同时一板多池发电组件兼具隔开、绝缘功能。但作为安装功能外形应保持一致，特别是四边安装平面平整度必须保证在允许公差范围内。
44.在同一支撑体上也可设置有氧离子通过形sofc，还可在不同功能元件上设置高温无机材料质子交换型sofc，当然不同功能电解质上配置相应的阴阳极功能阳极及阴极功能材料。
45.在同一支撑体上可设置一种电解质的单池，也可设置有多块不同功能电解质的一板多池形sofc发电单元，但不同功能单池之间应相间设置有绝缘功能的氧化物陶瓷，在增强同时一板多池发电组件兼具隔开、绝缘功能。但作为安装功能外形应保持一致，特别是四边安装平面平整度必须保证在允许公差范围内。在同一支撑体上也可设置有氧离子通过形sofc，还可在不同功能元件上设置高温无机材料质子交换型sofc。当然不同功能电解质上配置相应的阴阳极功能阳极及阴极功能材料。
46.另在阴阳两极与电解质之间还分别设置有集电层，集电层材料也用钙钛矿型固体氧化物或其与具有较佳导电性能的金属碳化物、金属合金及与稀土元素的复合材料，以便于内外联接，保持较高导电能力，减小极电阻以期获得电池较好的总体性能。
47.如图1所示，将p盐作为粘结剂，并加入造孔剂、增强体、复合粉体，和去离子水进行搅拌，然后再加入消泡剂充分搅拌，并边加入边搅拌，搅拌半小时～2小时再球磨1～24小时，得到复合陶瓷原料；
48.将复合陶瓷原料布入模具中加压，随后通电加热抽真空，进行干燥、固化、脱脂、造孔处理，得到具有多尺寸孔径穿孔通道的多孔支撑体；另外也可将复合陶瓷原料布入金属模具后经压制后马上开模，将素坯放在托板上放置2-50小时熟化、阴干、干燥后再置入烘箱进一步干燥并加温、抽真空、固化、脱脂处理，得到高强度的多孔支撑体素坯，所述模具为金属模、石墨模具、陶瓷模、陶瓷金属复合模具中的一种。。
49.在大规模量产时，前述复合陶瓷原料可用流延、成型模辊滚压装置与干压热压设
备相间组成流水线进行量产化，也可在流延生产线中插入热压、3d打印、冷热喷涂、微波电磁感应加热、等离子、激光、通电闪烧等快速烧结工艺手段制成。
50.所述p盐包括磷酸钙、磷酸镧、磷酸铝石、磷酸锌、磷酸铝二氢、磷酸铈；
51.所述造孔剂包括淀粉、石墨粉、碳黑、有机聚合物微粉；
52.所述增强体包括三氧化二铝、氧化锆粉料及由这些成份制成的陶瓷纤维、晶须；
53.所述复合粉体包括过渡金属、稀土元素、氧化钙、氧化钡、氧化镁；
54.所述过渡金属包括钛、钒、铬、锰、钨、铼、钽，所述稀土元素包括钇、铈、镧；
55.所述消泡剂包括磷酸三丁酯、聚醚、乳液型有机硅。
56.在支撑体素坯的上下平面的任一面上设置催化剂浆料，然后布上传统氧化钇稳定氧化锆粉料或浆料，也可布上复合电解质层；
57.所述复合型质子导体电解质包括无机质子型质子导体、氢键型质子导体、氢插入型质子导体、掺杂钙钛矿氧化物中的一种或者数种；所述复合型离子导体电解质为在钇稳定氧化锆配料中添加mgo、cao、bao和fe2o3、gd、sm、ce、ca、y、pr、ru、镓酸镧、bi、er、sc、mn、in；所述混合复合电解质为几种稀土元素掺杂后与几种碳酸盐复合制成的电解质，所述稀土元素为y、gd，所述碳酸盐为li、na、k碳酸盐制成单层或多层复合电解质。
58.在实际应用中，基于燃气实际需要降低成本考虑也可不涂催化剂浆料，所述混合复合电解质可以为dco/baceo3基复合电解质。
59.所述催化剂浆料为包括ceo的多种稀土复合纳米材料；
60.所述催化剂浆料通过浸渗、电沉积、气相沉积、磁控溅射、丝网印刷、旋涂流延、等量子喷涂、激光喷涂、涂刷、静电喷涂、超声波喷涂设置在支撑体素坯的任一面上。
61.所述阳极功能层、阴极功能层的制备方法为：在多孔支撑体已布上电解质层的面上再置上用纳米氧化钇或氧化锆粉料包裹着的nio的复合阳极功能材料，也可置以静电纺纤维、其他类型颗粒的阳极功能材料，然后在阳极功能材料上置上阳极导体的多孔或网状集电极层以导出阳极上产生的电子；
62.当在多孔支撑体上的某面上制备好电解质层的电解质及阳极功能层的复合阳极功能材料后，用等离子喷涂或其他方法在700-900℃下进行低温烧结，初具强度后再翻身在已制阳极功能层的多孔支撑体背面用浸渗、电沉积、气相沉积、丝网印刷、涂刷、静电喷涂或超声波喷涂制备上阴极功能层的阴极材料，然后再放在托板上进炉进行高温烧结或用等离子、通电闪烧、激光工艺技术进行快速烧结。也可先在支撑板一面上先制造阴极后反身后再制阳极。这需根据电堆安装要求确定
63.在所述电池单体之间凡与其他单池接触的部分均设置了一层平面的多孔高温绝缘性氧化物陶瓷涂层，所述涂层包括al2o3、zro2、sio2。
64.为确保sofc电堆的强度，以期减小电堆的最小包容尺寸体积减少用料，以降低sofc的总体成本，在每件单池之间凡与其他单池接触的部分均设置了一层较小平面的多孔高温绝缘性氧化物陶瓷涂层(如al2o3、zro2、sio2等)。这层多孔长条氧化物陶瓷兼具上下承受机械力、高温绝缘、室间气流、气压相通平稳功能。
65.当组装成大流量、大功率电堆芯时偶合成成燃气、氧化剂通道之间的接触线(面)上可换成导电型多孔涂层，这样偶合成通道的两板除在联接体接通并联外，在电池板偶合线面上也导通了电，可减少极电阻。为了增加单池的强度，并让气流能充分混合。根据单池
(包括一板多池)通道的长宽比实际需要，在气流通道的垂直方向设横截面的通道，即可充分混合各流道的气流，又可作为加强筋增强垂直于燃气、氧化剂通道方向的强度。为了在较小体积范围，尽可能增加具有化学反应生电功能，较好重整功能的表面，在波形流道表面设置了多种三维几何图形的糙面。也可以静电纺固体氧化物功能原料制成的sofc,以期获得较高的燃气发电效率，提高发电能率的体积比、重量比。由于一板多池，减少零件数简化结构，降低了生产成本，且密封可靠、稳定性较高。根据燃气具体情况要求，在阳极上也可制备钙钛矿类重整功能层，或其他带有催化重整的功能层使sofc在无前置重整装置时也能长期稳定工作。
66.传统sofc发电单元的制造法，在一张支撑板上，一般只制成单板单池形式，本技术在一张多孔陶瓷支撑体板上也可制备多个发电单池，而且在同一板上不同部分制备氧离子导体电解质(含复合型电解质)或质子导体电解质(含复合质子导体电解质)，然后配制不同的阴阳极功能原料，可制成离子导体型和质子导体的多个单池，这样在一张支撑板上可制造两类多个发电单元，也就是在同燃气导通时上下两板上分别制造了多个离子导体型sofc或多个质子导体型sofc。这样经过不同串、并联联接方式，使由这类sofc电堆制造成了不同电性能参数的sofc发电系统装置。
67.值得注意的是以上制造过程中相邻间隔一定距离的单池之间应有一定空间，制备上绝缘的三氧化二铝、二氧化锆等的增强增韧复合材料陶瓷，保证绝缘功能。不管是单板单池还是单板多池型元件，都必须保障四边单一平面要素中间波型发电单元零件四周平面的平整度，以确保安装精度和严格的气密性。
68.另外，在一板单池、一板多池发电元件的工艺配方情况下，若将阴、阳极的配料工艺都有用相同的含锆、钪、铈、la、pr、sr、co、fe、mn等混合制成的同时具有阴、阳极功能的材料，制备在支撑孔板的两面再各自制备的集电层上再加上集电极(电密集的输出联接体)，这样就做成了全对称单池(含一板多池组元)。
69.联接体框架可用与单池膨胀系数大致相等的陶瓷或陶瓷合金材料复合材料制造。根据串、并联、混联不同的电输出方式需将联接体分成两类，分别为导体型联接体和绝缘型联接体：
70.导体型联接体
71.导体型联接体用于需将偶合成燃气、氧化剂通道的单池面四周平面的联接层，由导电性钙钛矿类、萤石类固体氧化物和碳化金属铜、铬、锆、钽、钨、铁、锰、铪等金属元素复合制成，然后在联接体框架不同位置设置制备上输出导体密接部位。
72.绝缘型联接体
73.当联接的框架需两面分别输出各自功能的电时，此框架应做成中间为绝缘体，绝缘体两面上再分别制备上钙钛矿类导电型陶瓷和其他金属、合金材料、金属碳化物的复合陶瓷材料并在所需位置制备密接导体部位。堆芯顶盖与底盘的构成氧化剂、燃气通道的表面上也应复合上有导电功能的导电层、还应制备导电密接部位。
74.在有导电性要求的密封面间采用金属弹性圈密封或再加上zro2陶瓷金属活性封接法进行组合密封；在有绝缘要求的密封面之间，采用玻璃和玻璃陶瓷密封材料进行密封，或用陶瓷焊接，溶接。
75.在有绝缘要求的密封面之间也可以陶瓷、陶瓷基复合材料高温钎焊进行密封，所
述陶瓷基复合材料为al2tio5，还掺杂有稀土元素la、y和氧化钡等，还可将碳化硅、氮化硅、高熔点金属良导体合金元素钛、铌、钽、钨、铜的碳化物进行扩散焊接。
76.对于中温及低温sofc也可用无机高温粘结剂进行粘接。
77.尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：
1.一种高性能的固体氧化物燃料电池，所述固体氧化物燃料电池包括发电堆，发电堆由至少一对电池单体的发电部交替层叠而成，所述电池单体的发电部包括电解质层以及分别设置在其上下表面的阴极和阳极，所述阴极具有阴极功能层，所述阳极具有阳极功能层，所述发电堆内设置有向所述阳极供给燃料的燃料气通道和向所述阴极供给氧化剂的氧化剂通道，燃料气、氧化剂进口接头、出口接头设置在框架连接体两端或靠近两端的两侧，其特征在于：多孔支撑体以p盐作为粘结剂，所述电解质层为复合型质子导体电解质、复合型离子导体电解质、混合复合电解质中的一种；所述阳极功能层由复合阳极功能材料制备而成，所述复合阳极功能材料为纳米稀土元素粉料包裹着具有阳极催化功能的阳极催化剂核壳结构材料，所述阴极功能层由阴极材料制备而成，所述阴极材料为镨、钕、钐、铕、钆、镧、铈、钷、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥与钡、锰、镓、镁、锆混合金属粉末复合功能材料；所述燃料气通道和氧化剂通道的截面形状为多棱多角几何形或多瓣花型或圆型，所述燃料气通道和氧化剂通道的通道表面则制上多种型式的三维结构的花纹。2.根据权利要求1所述的一种高性能的固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述多孔支撑体的制备方法为：将p盐作为粘结剂，并加入造孔剂、增强体、复合粉体，和去离子水进行搅拌，然后再加入消泡剂充分搅拌，并边加入边搅拌，搅拌半小时～2小时再球磨1～24小时，得到复合陶瓷原料；将复合陶瓷原料布入模具中加压，随后通电加热抽真空，进行干燥、固化、脱脂、造孔处理，得到具有多尺寸孔径穿孔通道的多孔支撑体；另外也可将复合陶瓷原料布入金属模具后经压制后马上开模，将素坯放在托板上放置2-50小时熟化、阴干、干燥后再置入烘箱进一步干燥并加温、抽真空、固化、脱脂处理，得到高强度的多孔支撑体素坯，所述模具为金属模、石墨模具、陶瓷模、陶瓷金属复合模具中的一种。。3.根据权利要求2所述的一种高性能的固体氧化物燃料电池，其特征在于：所述p盐包括磷酸钙、磷酸镧、磷酸铝石、磷酸锌、磷酸铝二氢、磷酸铈；所述造孔剂包括淀粉、石墨粉、碳黑、有机聚合物微粉；所述增强体包括三氧化二铝、氧化锆粉料及由这些成份制成的陶瓷纤维、晶须；所述复合粉体包括过渡金属、稀土元素、氧化钙、氧化钡、氧化镁；所述过渡金属包括钛、钒、铬、锰、钨、铼、钽，所述稀土元素包括钇、铈、镧；所述消泡剂包括磷酸三丁酯、聚醚、乳液型有机硅。4.根据权利要求1所述的一种高性能的固体氧化物燃料电池，其特征在于：在支撑体素坯的上下平面的任一面上设置催化剂浆料，然后布上传统氧化钇稳定氧化锆粉料或浆料，也可布上复合电解质层；所述复合型质子导体电解质包括无机质子型质子导体、氢键型质子导体、氢插入型质子导体、掺杂钙钛矿氧化物中的一种或者数种；所述复合型离子导体电解质为在钇稳定氧化锆配料中添加mgo、cao、bao和fe2o3、gd、sm、ce、ca、y、pr、ru、镓酸镧、bi、er、sc、mn、in；所述混合复合电解质为几种稀土元素掺杂后与几种碳酸盐复合制成的电解质，所述稀土元素为y、gd，所述碳酸盐为li、na、k碳酸盐制成单层或多层复合电解质。5.根据权利要求4所述的一种高性能的固体氧化物燃料电池，其特征在于：所述催化剂浆料为包括ceo的多种稀土复合纳米材料；所述催化剂浆料通过浸渗、电沉积、气相沉积、磁控溅射、丝网印刷、旋涂流延、等量子
喷涂、激光喷涂、涂刷、静电喷涂、超声波喷涂设置在支撑体素坯的任一面上。6.根据权利要求1所述的一种高性能的固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述阳极功能层、阴极功能层的制备方法为：在多孔支撑体已布上电解质层的面上再置上用纳米氧化钇或氧化锆粉料包裹着的nio的复合阳极功能材料，也可置以静电纺纤维、其他类型颗粒的阳极功能材料，然后在阳极功能材料上置上阳极导体的多孔或网状集电极层以导出阳极上产生的电子；当在多孔支撑体上的某面上制备好电解质层的电解质及阳极功能层的复合阳极功能材料后，用等离子喷涂或其他方法在700-900℃下进行低温烧结，初具强度后再翻身在已制阳极功能层的多孔支撑体背面用浸渗、电沉积、气相沉积、丝网印刷、涂刷、静电喷涂或超声波喷涂制备上阴极功能层的阴极材料，然后再放在托板上进炉进行高温烧结或用等离子、通电闪烧、激光工艺技术进行快速烧结。7.根据权利要求1所述的一种高性能的固体氧化物燃料电池，其特征在于：在所述电池单体之间凡与其他单池接触的部分均设置了一层平面的多孔高温绝缘性氧化物陶瓷涂层，所述涂层包括al2o3、zro2、sio2。8.根据权利要求1所述的一种高性能的固体氧化物燃料电池，其特征在于：在有导电性要求的密封面间采用金属弹性圈密封或再加上zro2陶瓷金属活性封接法进行组合密封；在有绝缘要求的密封面之间，采用玻璃和玻璃陶瓷密封材料进行密封。9.根据权利要求8所述的一种高性能的固体氧化物燃料电池，其特征在于：在有绝缘要求的密封面之间也可以陶瓷、陶瓷基复合材料高温钎焊进行密封，所述陶瓷基复合材料为al2tio5，还掺杂有稀土元素la、y和氧化钡等，还可将碳化硅、氮化硅、高熔点金属良导体合金元素钛、铌、钽、钨、铜的碳化物进行扩散焊接。10.根据权利要求1所述的一种高性能的固体氧化物燃料电池，其特征在于：在同一多孔支撑体上可设置一种电解质的单池，也可设置有多块不同功能电解质的一板多池形sofc发电单元，在不同功能单池之间相间设置有绝缘功能的氧化物陶瓷。

技术总结
本发明公开了一种高性能的固体氧化物燃料电池，多孔支撑体以P盐作为粘结剂，电解质层为复合型质子导体电解质、复合型离子导体电解质、混合复合电解质中的一种；阳极功能层由复合阳极功能材料制备而成，阴极功能层由阴极材料制备而成；燃料气通道和氧化剂通道的截面形状为多棱多角几何形或多瓣花型或圆型，燃料气通道和氧化剂通道的通道表面则制上多种型式的三维结构的花纹。本发明一种高性能的固体氧化物燃料电池使用P盐作为粘结剂，解决单池素坯在生产流程中强度太低，容意破损、难脱模、易变形易塌落散架致使成品率较低等问题。变形易塌落散架致使成品率较低等问题。变形易塌落散架致使成品率较低等问题。


技术研发人员：巢建平
受保护的技术使用者：常州科宇塑料机械有限公司
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/7/22