一种SOEC支撑层的增材制造材料及其制备方法与流程

本发明涉及新能源材料领域，尤其涉及一种soec支撑层的增材制造材料及其制备方法。

背景技术：

1、高温固体氧化物电解水制氢技术(soec)是一种新型的电解水制氢技术，使用固体氧化物作为电解质进行电解水制氢，因其高效率和环保特性，被视为未来能源转换和存储的重要方向。

2、然而，soec技术在实际应用中面临着支撑层材料选择和制备的挑战，传统的支撑层材料难以满足soec技术的高机械强度和良好的电化学性能等要求。授权公告号为cn1279643c的中国专利文献公开了一种阳极支撑型氧化钇稳定氧化锆电解质膜的制备方法，采用传统的陶瓷成型的方法制备多孔阳极支撑体，然后多孔阳极支撑体的编码制备氧化钇稳定氧化锆(ysz)电解质膜，制备多孔阳极支撑体由氧化钇稳定氧化锆(ysz)原料混合研磨后在模具中压制成膜片，该方法制备的支撑层结构单一，限制了其在实际应用中的广泛性和灵活性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种soec支撑层的增材制造材料及其制备方法，通过增材制造，即3d打印技术，进行制备的soec支撑层材料，具有优异的机械性能和良好的电化学性能。

2、本发明的技术方案是这样实现的：一方面，本发明提供了一种soec支撑层的增材制造材料，其包括氧化镍－掺钇稳定氧化锆增材制造材料和氧化铝增韧氧化锆增材制造材料。

3、另一方面，本发明提供了一种soec支撑层的增材制造材料的制备方法，包括如下步骤：

4、s1.将原料粉末在120℃真空干燥2小时以上，真空压力400psi以上；

5、s2.将干燥后的原料粉末进行球磨24小时以上；

6、s3.将球磨后的原料粉末、分散剂、二甲苯、乙醇、增塑剂、粘度剂进行均匀混合，配制成浆料；

7、s4.将浆料在搅拌机中搅拌1～2分钟，搅拌速度不低于2000rpm，重复2～3次，得到增材制造材料。

8、分散剂主要用于改善打印材料的性能，提高打印的精度和表面质量，分散剂可以有效地使固体颗粒在液体介质中保持稳定悬浮，防止颗粒沉降和聚集。

9、增塑剂可以显著改善打印材料的流动性，使其更易于通过3d打印机的喷头，在固体氧化物电解池的应用中，材料通常需要在保持其机械强度的同时具有一定的柔韧性。增塑剂能够降低材料的刚性，从而减少打印过程中的裂纹和断裂，增塑剂可以帮助材料适应不同的打印条件和环境，提高其在不同打印设置下的稳定性和可靠性。

10、在3d打印过程中，粘结剂的添加对于确保连续层之间的良好黏合至关重要，这直接影响到打印物件的结构完整性和机械强度，粘结剂有助于在整个打印过程中维持材料的形状，特别是在复杂或精细结构的打印中尤为重要，粘结剂在材料固化过程中发挥作用，确保最终产品在机械和热应力下保持稳定性和完整性。

11、在以上技术方案的基础上，优选的，所述分散剂包括byk-9142分散剂。

12、byk-9142分散剂是一种用于低极性陶瓷喷墨油墨的助剂，它的化学成分是聚醚硅氧烷共聚物，外观为液体，纯度高达99％。这种分散剂主要用于提高油墨的分散效果和稳定性，有助于提高印刷品的品质和性能。

13、在以上技术方案的基础上，优选的，所述增塑剂包括santicizer160增塑剂。

14、santicizer 160是一种邻苯二甲酸丁苄酯增塑剂，也被称为s-160。它是一种无色透明油状液体，具有优良的加工性能和产品性能，它可以显著提高发泡材料的回弹性能，增强粘结物的粘结力。

15、在以上技术方案的基础上，优选的，所述粘度剂包括butvarb-98粘度剂。

16、butvar b-98，也称为聚乙烯醇缩丁醛，是一种高分子化合物，主要用于粘合剂、涂料、油墨等领域的制造。由于其粘度较高，常被用作增稠剂或粘度调节剂。butvar b-98具有优良的黏附力、成膜性、透明性和稳定性，能够在常温下快速固化。此外，它还具有良好的耐候性、耐水性和耐化学腐蚀性，能够在恶劣的环境条件下保持稳定的性能。

17、在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s3中，以重量份计，所述浆料包括原料粉末50～55份、分散剂1～2份、二甲苯15～20份、乙醇15～20份、增塑剂5～7份、粘度剂8～9份。

18、在以上技术方案的基础上，优选的，所述制备方法用于制备氧化镍－掺钇稳定氧化锆增材制造材料时，步骤s1中，原料粉末包括质量比为1:1的氧化镍粉末和掺钇稳定氧化锆粉末。

19、在以上技术方案的基础上，优选的，所述氧化镍粉末的粒径小于1微米，所述掺钇稳定氧化锆粉末的粒径小于2微米。

20、在以上技术方案的基础上，优选的，所述制备方法用于制备氧化铝增韧氧化锆增材制造材料时，步骤s1中，原料粉末包括氧化铝增韧氧化锆粉末。

21、本发明还提供了一种soec支撑层，采用权利要求1所述的增材制造材料或权利要求2～8任一项所述的soec支撑层的增材制造材料的制备方法制得的增材制造材料为原料，通过增材制造的方法制备。

22、在以上技术方案的基础上，优选的，采用氧化镍－掺钇稳定氧化锆增材制造材料和氧化铝增韧氧化锆增材制造材料以1:1的体积比进行增材制造，所述氧化镍－掺钇稳定氧化锆增材制造材料和氧化铝增韧氧化锆增材制造材料以棋盘棋子结构交替排列，所述氧化铝增韧氧化锆增材制造材料构成棋盘支撑结构，所述氧化镍－掺钇稳定氧化锆增材制造材料构成棋子结构。

23、本发明的soec支撑层的增材制造材料及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：

24、(1)本发明的增材制造材料制造soec支撑层时，可以实现精确的3d打印，材料具有良好的粘度特性和干燥特性，确保了打印过程的顺畅以及打印后样品的完整性和稳定性；

25、(2)通过合理的配方设计和工艺调整，制备的氧化镍－掺钇稳定氧化锆(nio-ysz)增材制造材料和氧化铝增韧氧化锆(atz)增材制造材料，在3d打印时具有良好的打印流动性和成型性能。

技术特征：

1.一种soec支撑层的增材制造材料，其特征在于：其包括氧化镍－掺钇稳定氧化锆增材制造材料和氧化铝增韧氧化锆增材制造材料。

2.一种如权利要求1所述的soec支撑层的增材制造材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的soec支撑层的增材制造材料的制备方法，其特征在于：所述分散剂包括byk-9142分散剂。

4.如权利要求2所述的soec支撑层的增材制造材料的制备方法，其特征在于：所述增塑剂包括santicizer160增塑剂。

5.如权利要求2所述的soec支撑层的增材制造材料的制备方法，其特征在于：所述粘度剂包括butvarb-98粘度剂。

6.如权利要求2所述的soec支撑层的增材制造材料的制备方法，其特征在于：步骤s3中，以重量份计，所述浆料包括原料粉末50～55份、分散剂1～2份、二甲苯15～20份、乙醇15～20份、增塑剂5～7份、粘度剂8～9份。

7.如权利要求2所述的soec支撑层的增材制造材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，原料粉末包括质量比为1:1的氧化镍粉末和掺钇稳定氧化锆粉末，所述氧化镍粉末的粒径小于1微米，所述掺钇稳定氧化锆粉末的粒径小于2微米。

8.如权利要求2所述的soec支撑层的增材制造材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，原料粉末包括氧化铝增韧氧化锆粉末。

9.一种soec支撑层，其特征在于：采用权利要求1所述的增材制造材料或权利要求2～8任一项所述的soec支撑层的增材制造材料的制备方法制得的增材制造材料为原料，通过增材制造的方法制备。

10.如权利要求9所述的soec支撑层，其特征在于：采用氧化镍－掺钇稳定氧化锆增材制造材料和氧化铝增韧氧化锆增材制造材料以1:1的体积比进行增材制造，所述氧化镍－掺钇稳定氧化锆增材制造材料和氧化铝增韧氧化锆增材制造材料以棋盘棋子结构交替排列，所述氧化铝增韧氧化锆增材制造材料构成棋盘支撑结构，所述氧化镍－掺钇稳定氧化锆增材制造材料构成棋子结构。

技术总结本发明提出了一种SOEC支撑层的增材制造材料及其制备方法，涉及新能源材料领域。包括氧化镍－掺钇稳定氧化锆增材制造材料和氧化铝增韧氧化锆增材制造材料，制备方法包括：S1.将原料粉末在120℃真空干燥2小时以上，真空压力400psi以上；S2.将干燥后的原料粉末进行球磨24小时以上；S3.将球磨后的原料粉末、分散剂、二甲苯、乙醇、增塑剂、粘度剂进行均匀混合，配制成浆料；S4.将浆料在搅拌机中搅拌1～2分钟，搅拌速度不低于2000rpm，重复2～3次，得到增材制造材料。通过合理的配方设计和工艺调整，制备的氧化镍－掺钇稳定氧化锆增材制造材料和氧化铝增韧氧化锆增材制造材料，具有良好的打印流动性和成型性能，3D打印制备SOEC支撑层时，打印过程顺畅，打印后样品完整且稳定。技术研发人员：李聪,钟锐受保护的技术使用者：高朋智造（武汉）科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17