一种波纹状金属支撑固体氧化物燃料电池及其制备方法
知识产权简介
本申请涉及一种波纹状金属支撑固体氧化物燃料电池的制造方法，该方法采用波纹状金属多孔极板作为支撑，通过磁控溅射技术在高真空环境下制备固体氧化物燃料电池的阳极、电解质与阴极功能层；波纹状结构具有规则曲率，能适应不同材料的热膨胀率差异，通过曲率变化代替简单的长度变化，显著降低热膨胀不匹配带来的应力；金属支撑极板可采用不锈钢、钛、镍基材料等，通过粉末冶金、造孔剂法等多种方法制备，孔径和孔隙率可调；磁控溅射过程可通过控制靶材电流、沉积功率、偏压等参数，精确调控镀膜性能，还可结合热处理进一步优化。与现有技术相比，本申请通过结构优化与制备工艺创新，旨在改善和解决固体氧化物燃料电池在高温工作环境下因热应力导致的电极、电解质层开裂等问题，有效提升固体氧化物燃料电池的热稳定性、使用寿命和可靠性，推动其进一步商业化应用。
转化前景
SOFC在实际运行过程中面临着一个严峻挑战，即其高温工作环境导致的热应力问题。SOFC 的工作温度通常在 600℃-1000℃，高温使得电池内部的各个组件，包括电极、电解质层处于极端的热条件下。由于电池内部不同材料的热膨胀系数存在差异，在温度变化过程中，这些材料会产生不同程度的热膨胀或收缩。当电池启动或停止以及负载变化时，温度的快速升降会导致电极和电解质层之间产生热应力。这种热应力长期作用下，极易造成电极、电解质层的开裂，甚至引发电池内部结构的破坏。通过巧妙的机械结构优化和制备方法创新，可以进一步增强 SOFC 对热应力的抵抗能力，有效减少电极、电解质层的开裂风险，从而显著提高电池的使用寿命和可靠性。这将使得 SOFC 在实际应用中能够更加稳定地运行，减少维护成本和更换频率，增强其在能源市场中的竞争力。同时，机械结构优化还有助于提升 SOFC 的整体性能，包括提高能量转换效率、改善电池的动态响应能力等，进一步拓展其应用范围和应用价值，加速推动 SOFC 技术的商业化进程，为实现能源的清洁、高效利用做出更大贡献。