SOFC（固体氧化物燃料电池又称陶瓷基燃料电池），它是一种在高温环境下通过电化学反应直接将燃料的化学能转换为电能的发电装置。由于具有转换效率高、燃料适应范围广，低碳环保的优势，可广泛应用新能源汽车、家庭热电联供、反向制氢等领域。

（图源：京瓷）

SOFC的结构与制备工艺

       SOFC从结构来看，由电解质、阴/阳极、连接体构成单电池，再由多个单电池构成电池堆。阴极是一层渗透有阴极催化剂材料的多孔陶瓷层，阳极是一层渗透有阳极催化剂材料的多孔陶瓷层，电解质则是一层孔隙率低于阳极和阴极电极的陶瓷层。其陶瓷成型常见的制备工艺有流延成型、喷涂、丝网印刷、干压成型等，其中高精密厚膜丝网印刷技术凭借其高精度、低成本、工艺稳定的优势，在SOFC的制备工艺中占据了重要地位，现已被广泛用于SOFC电池的电解质、阳极和阴极的制备过程中。

（图源：艾邦）

厚膜印刷技术在SOFC中的技术应用

1.阴极

在SOFC中，阴极是氧气还原反应的主要场所，其性能直接影响电池的输出功率和稳定性。高精密厚膜丝网印刷技术可用于制备阴极薄膜，精确控制阴极材料的印刷厚度和膜厚均匀性，从而优化阴极的微观结构和性能。通过该技术制备的阴极具有更高的催化活性和更低的极化电阻，有助于提高SOFC的发电效率。

2.阳极

阳极作为SOFC的重要组成部分，其性能直接影响电池的输出功率和长期稳定性。高精密厚膜丝网印刷技术可用于制备具有均匀分布的阳极薄膜，通过精确控制浆料的印刷和烧结过程，可以优化阳极的孔隙率和电导率，从而提高阳极的性能和稳定性。

3.电解质层

电解质是SOFC中的关键组件，负责传导氧离子并隔离阳极和阴极。高精密厚膜丝网印刷技术可用于制备致密电解质薄膜或多孔的电解质薄膜。通过精确控制印刷参数、烧结条件，可以制备出具有优异离子传导性能和机械强度的电解质膜。此外，该技术还适用于制备具有复杂图案和结构的电解质层，以满足不同应用场景的需求。

（SOFC硬瓷全自动印刷生产线）

（SOFC生瓷全自动印刷生产线）

厚膜印刷技术的优势与挑战

优势

高精度：能够实现微米级的印刷精度，确保电池组件的精确复制和定位。

高膜厚均匀性：确保浆料在基板上的均匀分布，提高电池组件的性能和稳定性。

低成本：设备简单、操作方便、适合工业化连续生产，有助于降低生产成本。

挑战

浆料腐蚀：配置的浆料可能对丝网印版产生腐蚀作用，需要定期清洗或更换印版。

工艺控制：需要精确控制印刷参数和干燥、烧结条件，以确保电池组件的质量和性能。

        高精密厚膜丝网印刷技术在SOFC的制备中发挥着重要作用，特别是在阴极、电解质和阳极的制备方面。通过该技术，可以精确控制电池组件的微观结构和性能，从而提高SOFC的发电效率和稳定性。未来，随着技术的不断进步和成本的进一步降低，高精密厚膜丝网印刷技术有望在SOFC的商业化生产中发挥更加重要的作用。同时，也需要继续加强对该技术的研究和创新，以应对日益增长的能源需求和环境保护挑战。