SOFC氧化铝基密封材料的成型工艺及相关性能研究.pdf

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1、第35卷第4期陶鹭李旅V0I．35N0．42014年8月JournalofCeramicsAug．2014DOI：10．13957~．cnki．tcxb．2014．04．002SOFC氧化铝基密封材料的成型工艺及相关性能研究梁骁鹏，李凯，张伟，蒲健，池波，李箭(华中科技大学燃料电池研究中心，湖北武汉430074)摘要：以A1O和Al微粉为主要原料，制备了适用于固体氧化物燃料电池(SOFC)的A1O基压密封材料，包括流延带和浆料两类。通过添~H2wt．％鲱鱼油作分散剂使浆料获得最佳流动性和分散效果。通过流延带

2、和浆料的密封组合方式降低SOFC电堆的装配难度，提高其密封可靠性，并模拟实际工作环境进行了密封材料测试。实验结果表明，在lpsi的通气压力下，这种组合式A1O基密封材料的漏气率为0．016sccm／cm，满足密封性要求。在工作温度下其电阻率为7．5X10412·cm，满足绝缘性要求。通过扫描电镜和x射线衍射对测试后的密封材料进行微观形貌和相结构分析。关键词：固体氧化物燃料电池；密封浆料；A1O；压密封中图分类号：TQ174．75文献标志码：A文章编号：1000—2278(2014)04—0356—05For

3、mingProcessandPerformanceofA1203一basedSealforSOFCLIANGXiaopeng,LIKai．ZHANGWei,PUJian,CHIBo,LIJian(CenterforFuelCellInnovation，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，Hubei，China)Abstract：TheA1203一basedcompressivesealismainlycomposedofA12O3andA

4、1finepowdersforSOFC，includingsealtapeandpaste．Thesealpastegetsbestfluidityanddispersitywith2wt．％menhadenoilasdispersant．TheflexiblesealthatcombinessealtapeandpasteCaneffectivelyreducethedificultylevelofassemblingtheSOFCstackandimprovethereliabilityofsea1．T

5、herealoperationsituationissimulatedandtheleakagetestisdone．TheresultsshowthattheleakrateofthiscombinationsealisO．016sccm／cmunder1psiinputgaspressureanditcanmeettherequirementforsea1．Theresistivityisabout7．5x10Q·cmatoperationtemperatureandmeetstherequiremen

6、tforinsulation．MicrostructureandphasestructureofsealaretestedthroughSEMandXRD．Keywords：SOFC；sealpaste；；compressiveseal能上要求其既能依靠充分的变形以提供可靠的密封，又能保持足够的刚度而不失机械完整性，但玻固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种直接将燃璃材料在长时间高温工作会出现析晶现象，以及化料中的化学能转变成电能的发电装置。与传统发电学成分的不稳定性将导致其密封性能下降1。云母方式相比，SO

7、FC的能量转化率更高，对生态环境是典型的压密封材料，其优点是与相邻组件不需要的破坏减少n。平板式SOFC相对于管式SOFC有更精确的热膨胀系数匹配，但在工作时需要施加很高低的制造成本和更高的能量密度，但高温密封问题的压应力以保持良好的气密性，同时成分复杂的云仍是制约平板式SOFC技术发展的主要瓶颈～1。在母在高温状态的挥发物可能对阴极产生毒化作用。600—1000℃的SOFCSE作温度和宽泛氧分压的气氛基于流延技术制备的A1O。基密封材料，在载荷压环境中，密封材料必须提供足够的气密性，尽可能力为15psi(

8、100kPa)时，其漏气率约为0．02sccm／cm，防止燃料气体的泄漏，与其他相邻组件之间的化学经受50次热循环后性能保持稳定吲。A1O具有良好相容性良好，还必须在单电池和连接体之间提供的化靛陛、熟急肥rx-％陛、以及电绝缘性，由J}}戚型充分的电绝缘性。密封失效引起的气体泄漏将导致的密封材料具有结构柔性和易于切割成型等优点。SOFC性能衰减，甚至发生爆炸1。在电堆组装过程中，由于单电池、金属连接玻璃是最常见的