固体氧化物燃料电池玻璃/陶瓷复合密封材料的研究

摘要

中温平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)由于单电池功率密度高、电池易于制备成为国内外研究人员的研究焦点和重点。然而,电池的密封一直是制约平板式SOFC商业化的主要技术难点之一。本文在前期研究的Al2O3-Al复合密封材料和纯玻璃密封材料的基础上,结合两者的优点分别对其进行新的组分改进,制备了新的Al2O3基密封材料和玻璃基密封材料,并对其分别进行了一系列的性能测试和分析。
　　对于Al2O3基复合密封材料,实验发现少量玻璃粉体的加入对密封材料的漏气率影响并不明显,但是大量的玻璃粉引起密封材料的热循环漏气率变化显著,这是因为玻璃粉在高温下产生软化和部分融化堵塞了密封材料内部的气孔导致气密性变好;而大量玻璃粉的加入在降低漏气率的同时随着热循环次数以及玻璃粉掺量的增加,析晶现象也更加明显且会导致密封材料加速破裂。
　　加入30wt％Al2O3微粉的玻璃基密封材料HGS1的漏气率非常低,在热循环25次以后漏气率也低于0.01sccm.cm-1,远远低于SECA标准;并且其中玻璃粉与Al2O3微粉反应生成的新晶相和产生的闭气孔并没有对其漏气率造成明显的影响;HGS1密封材料与电池的其它组件之间保持良好的相容性;采用HGS1密封材料的单电池电压在测试过程中基本上没有明显的衰减,也可以表明HGS1密封材料的密封性能非常优异。
　　对比上述两种密封材料可以看出,HGS1密封材料的整体性能较优于Al2O3基复合密封材料系列,具有良好的应用潜质。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 SOFC概述

1.3 SOFC密封材料的研究进展

1.4 研究背景和意义

2 密封材料组分设计

2.1 Al2O3-Al复合密封材料在SOFC中的失效现象

2.2 玻璃基密封材料在SOFC中的失效情况

2.3 新的密封材料研究思路

3 Al2O3基复合密封材料的性能研究

3.1 Al2O3基复合密封材料的制备

3.2 密封材料性能测试

3.3 结果与讨论

4 玻璃基复合密封材料性能测试

4.1 玻璃基复合密封材料的制备

4.2 密封材料性能测试

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

5 全文总结

5.1 全文主要结论

5.2 论文创新点

致谢

参考文献

附 录