氢能专利库

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种固态氧化物燃料电池及其制造方法。该方法包括：通过连续激光制备多孔金属支撑体，在多孔金属支撑体上喷涂阳极气溶胶悬浮液，进行第一超快激光烧结处理，得到阳极功能层，在阳极功能层上喷涂电解质气溶胶，进行第二超快激光烧结处理，得到电解质功能层，在电解质功能层上喷涂阴极气溶胶悬浮液，进行第三超快激光烧结处理，得到固态氧化物燃料电池。该方法能够精准调控功能层的层厚及内部孔隙，制备的阳极功能层、电解质功能层、阴极功能层具有多尺度叠层结构，制得的固态氧化物燃料电池具有输出功率高，启停速度快，循环寿命长，工序少，成本低等优势。

本申请提供的集成板式金属支撑固体氧化物燃料电池或电解池和电源，涉及燃料电池技术领域。该电池或电解池包括金属支撑体、绝缘层、电化学反应单元和导电件。金属支撑体具有密封连接的第一表面、第二表面和周侧面。第一表面和第二表面之间设有反应介质物料的流道。金属支撑体设有多个与反应介质物料的流道连通的透气通孔区。金属支撑体的至少一个表面设有电化学反应单元，金属支撑体与电化学反应单元之间设有绝缘层，透气通孔区的通孔贯穿绝缘层。导电件用于连接电化学反应单元。本发明有效解决固体氧化物燃料电池密封难、启停慢、抗热冲击性能差、质量功率密度低以及输出电压低等问题，尤其适用于便携式电源、飞行器和其他移动载具电源等场景。

一种基于集成板式金属支撑固体氧化物燃料电池的便携式电源，涉及燃料电池技术领域。该电源包括一个或多个集成板式燃料电池，多个集成板式燃料电池串并联连接并由布气绝缘板间隔分开。每个集成板式燃料电池包括金属支撑体以及在其表面布设的若干电池片，电池片通过导电件连接；金属支撑体内设有重整反应多孔区以及与之连通的物料进口和出口，物料进口与燃料瓶可拆卸连接，物料出口与燃烧器焊接连接。由集成板式燃料电池引出的电力经调制输出模块处理后对外供电。该电源解决了固体氧化物燃料电池高温密封难、阳极积碳和系统笨重的问题，具有结构紧凑、安全性高、功重比高等优点，在户外或应急电源、军队作战电源、移动载具电源等领域应用前景广泛。

本发明公开了一种多相耦合镁基复合储氢材料及其制备方法与应用，属于储氢材料技术领域。该多相耦合镁基复合储氢材料的制备原料包括粒度为100nm~500nm的纳米镍粉末以及粒度为20μm~50μm的镁‑稀土合金粉末；纳米镍粉末占镁‑稀土合金粉末的5wt%~10wt%；镁‑稀土合金粉末中含有1wt%~6wt%的稀土。该多相耦合镁基复合储氢材料的晶粒内部分布有10vt%~15vt%的长周期有序堆垛14H‑LPSO相、2vt%~5vt%的单层γ''相以及5vt%~10vt%的单层γ'相。该多相耦合镁基复合储氢材料具有较小的晶粒尺寸、较高的吸氢量与放氢量、更低的初始放氢温度，可用于新能源汽车中。

本发明公开了一种自密封间接内重整固体氧化物燃料电池及其制备方法，属于燃料电池技术领域。该电池的制备步骤包括：对自密封间接内重整固体氧化物燃料电池进行结构功能一体化设计；用增材制造技术对连接体本体耐高温合金材料和重整多孔区耐高温合金与高活性催化剂的复合材料实现连接体重整板一体化成型；对成型后的连接体重整板去应力退火和平整化处理；采用等离子喷涂方法于电池支撑多孔区远离重整合成气流道一侧依次沉积阳极层、电解质层和阴极层。该方法通过区域铺粉技术实现连接体重整板异质合金梯度材料增材制造一体化成型，适用于新型复杂结构燃料电池的制备，该方法简单易操作，精度高，可获得高质量、高效率和寿命长的多功能燃料电池。

本发明公开了一种用于固体氧化物燃料电池或电解池的支撑连接体及其制备方法。首先通过增材制造方式获得一体成型的支撑连接体，再采用激光打孔、电子束打孔或化学刻蚀等技术在其表面制备直通孔结构，使该支撑连接体具备支撑、传质、串联电池或电解池的多重功能。本发明实现了传统支撑体与连接体的一体化，显著提高了制备效率，并避免了焊接工艺引起的电池性能不稳定的问题。所得一体化支撑连接体表面的通孔板不易变形，且其直通孔结构可被精细控制，提高了支撑连接体的透气性能、与功能层的结合强度、以及单位面积发电量，利于获得高性能固体氧化物燃料电池或电解池电堆。

本发明公开了一种电解单元、直驱式电解水制气装置、系统与电解制气场及其应用，属于电解装置技术领域。该电解单元包括开放式腔体容器及阴极、阳极和隔膜；开放式腔体容器具有第一端和第二端以及连接第一端和第二端的容器壁，第一端、第二端和容器壁之间共同形成电解单元腔，阴极、阳极以及隔膜均独立地沿第一端至第二端的方向设置于电解单元腔内，隔膜将电解单元腔分隔为阳极腔和阴极腔；第一端开设有用于排出电解产生的气体的排气孔；第二端开设有用于通入电解液的开口，容器壁上设有排液口。该电解单元结构简单，成本低，尤其适用于直驱式电解水制气。包括上述电解单元的直驱式电解水制气装置、系统与电解制气场可低成本、大规模电解水制气。

本发明公开了一种低温大容量镁基储氢粉末及其制备方法，属于粉末冶金技术领域。该低温大容量镁基储氢粉末的制备方法包括以下步骤：将Mg‑Ti混合粉末进行氢化反应；其中，Mg‑Ti混合粉末由钛粉和镁粉按质量比为0.1:99.9‑30:70混合而得，钛粉的粒度≤1000μm，镁粉的粒度为1‑2000μm；氢化反应是于60‑500℃以及0.1‑10MPa的条件下进行10‑30h。该制备方法操作简单易行，高效快捷、成本低廉，制备得到的低温大容量镁基储氢粉末具有较低的充放氢温度以及较高的储氢量。

本发明公开了一种镁基储氢合金块及其制备方法，属于镁基储氢材料技术领域。该方法包括以下步骤：将镁块、镁镍中间合金以及镁稀土中间合金按镁元素、镍元素以及稀土元素的质量比为50‑90:10‑20:1‑10进行熔炼、浇注，得到合金锭；随后将合金锭热挤压成合金棒材并加工成合金电极；随后将合金电极进行雾化制粉，得到镁‑镍‑稀土储氢合金粉末，将镁‑镍‑稀土储氢合金粉末压制成型。该方法简单，易操作，适宜批量制备镁基储氢合金块。由此制备得到的镁基储氢合金块可在较短时间以及较低压力下达到较高的吸氢量，并且可循环使用高达1500‑2000次。

本发明公开了一种用于固体氧化物燃料电池系统的热部件及其制备方法。该部件包括壳体第一换热区和第二换热区，壳体内设置有用于与第一换热区进行间壁式换热的第一换热通道以及用于与第二换热区进行间壁式换热的第二换热通道，内腔内还设置有用于与第二换热区进行间壁式换热的重整通道，第一换热区内设置有点火器，用于点燃进气。本发明将多个部件整合为一体，保证燃烧、换热、水蒸气发生和燃气重整功能的条件下，有效减小了部件的体积，增加了热传导效率；同时，采用增材制造工艺进行多功能部件的精细化制备，可实现部件内部结构的精确控制，有利于实现高效热电联供系统开发、研究和应用。

本发明公开了一种固体氧化物燃料电池用换热重整器及其制备方法，属于燃料电池换热重整器技术领域。该换热重整器包括含有多个折流段的物流通道的宏观结构，每个折流段均包括用于流通高温流体的第一通道及用于流通待重整介质的第二通道；第一通道和/或第二通道设有作为微观结构的多孔结构或类莲藕结构；微观结构的表面有功能涂层。上述宏观和微观结构通过增材制造方式实现，结合功能涂层最终实现换热重整器的宏观、微观结构功能一体化。该换热重整器可大幅减少燃料电池系统的空间体积，尤其适合家庭、交通运输及对便携式移动电源有特殊需求的其他场合，为提高固体氧化物燃料电池系统的能量利用率和应用推广具有重要意义。

本发明提供了一种电解水制氢装置及其应用，涉及电解装置技术领域。该装置包括罐体、罐体底座、电解电极以及电解隔膜；罐体包括壳体与分隔片，分隔片设置于壳体内并将壳体分隔成多个独立腔室；壳体与罐体底座配合连接，罐体底座内设有与分隔片可拆卸的紧固槽，电解电极安装于罐体底座且每个腔室内均对应有一个电解电极，罐体底座设有与电解电极配合的接电触点；分隔片的靠近罐体底座的一端的设有电解隔膜装配口及电解隔膜窗，电解隔膜通过电解隔膜装配口插入至分隔片内并通过电解隔膜窗与电解液接触；罐体的顶部设有气液孔，气液孔内设有气芯。该装置可作为紧急情况或日常备用气源，可不依赖加氢站为氢燃料电池汽车等用气设备提供氢气和氧气。

一种连接板和固体氧化物燃料电池/电解池电堆，属于电池/电解池领域。连接板包括本体和接触体。本体具有接触电池单元或电解池单元的凹槽。接触体具有被造为接触电池单元或电解池单元的多个凸触。该连接板易于加工，无需密封，可降低电池/电解池电堆接触电阻，具有良好的串联效果。

本发明公开了一种固体氧化物燃料电池/电解池连接体的制备方法，属于燃料电池/电解池技术领域。其包括：对固体氧化物燃料电池/电解池连接体进行设计并建模；对连接体本体的模型进行位置摆放、格式转换、缺陷修复及切片处理；采用增材制造的方法制备连接体本体；对连接体本体进行后处理；采用喷涂或镀膜的方法制备防护涂层。采用增材制造方法制备连接体本体，可实现连接体本体复杂结构的精细化制备。本发明可实现高质量连接体的可控制备，显著提高连接体的一致性，有利于提升燃料电池/电解池堆的稳定性和使用寿命。同时，本发明涉及的制备方法周期短、成本低，对燃料电池/电解池的推广和应用具有较强的现实意义。

一种连接板及固体氧化物燃料电池/电解池电堆，属于固体氧化物燃料电池/电解池领域。连接板具有板状本体和对置分布的第一表面和第二表面。板状本体第一表面设有凹槽以放置单个燃料电池/电解池，板状本体第二表面设有多个流道以实现气体通入。通过上述凹槽和流道的配合，只需单面密封即可实现多个自密封固体氧化物燃料电池/电解池之间的串联连接，形成固体氧化物燃料电池/电解池电堆。采用该连接板有助于降低电堆的封装难度，减少电堆运行过程中的热应力，延长电堆使用寿命。

本申请公开了一种燃料电池/电解池多孔金属支撑体及其增材制备方法，属于燃料电池/电解池领域。多孔金属支撑体包括：平板状的基层和多个一体成型于基层的贯穿直孔。贯穿直孔等效孔径不大于200微米，孔深小于或等于基层厚度的1.5倍，且以使基层孔隙率为5％至80％的数量存在。多孔金属支撑体采用增材制造一体成型。成型过程包括：获取多孔金属支撑体的三维模型、模型处理及制备路径规划、准备增材制造材料、设定制备参数及制备多孔支撑体。所述多孔金属支撑体采用贯穿直孔设计，并采用增材制造技术实现多孔金属支撑体内机构的精细调控，相较于传统工艺，本发明的实施有利于高效电极开发和高性能电池/电解池的研究与应用。

本发明公开了一种多孔催化剂、电极、固体氧化物燃料电池及其制备方法，涉及多孔催化剂及其制备技术领域。采用等离子喷涂‑物理气相沉积方法在基底上制备具有微纳复合结构的直孔型多孔催化剂涂层。发明人首次提出用等离子喷涂‑物理气相沉积方法进行催化剂涂层的制备，制得一种具有微纳复合结构的直孔型多孔催化剂涂层，该涂层特有的羽柱状结构同时具备了纳米化微观结构和直孔型孔洞，可在保留直孔型结构、提高传质速率的同时增大催化剂的比表面、增加反应活性位点，十分契合多相催化反应对催化剂的结构需求。

本申请提供一种基于增材制造的金属支撑型自密封固体氧化物燃料电池/电解池及电堆。通过增材制造技术一步或多步成型金属支撑框体。再通过热喷涂、流延成型、丝网印刷或者化学气相沉积方法在金属支撑框体上按需制备阳极、电解质和阴极，利用电解质的致密结构实现固体氧化物燃料电池/电解池的自密封。本申请方案可免除钻孔、焊接、封装、粉末冶金、高温烧结等传统工艺，实现固体氧化物燃料电池/电解池的结构功能一体化，提高制备效率。同时，该方案还可明显提高金属支撑固体氧化物燃料电池/电解池质量能量密度、加工精度和可靠性、降低制备成本，利于固体氧化物燃料电池/电解池商业化。