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固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将储存在燃料中的化学能直接转化为电能的全固态发电装,因其较高的能量转换效率、燃料多样性、环境友好性适应了目前发展低碳、清洁、可持续的可再生能源的社会需求。因此,SOFC已成为新能源领域的研究热点,而中温SOFC则是发展固体氧化物燃料电池技术的战略目标。封接玻璃与相邻电池组件的界面反应是SOFC技术面临的主要挑战之一。在SOFC的运行过程,封接玻璃与含Cr合金连接体的反应产物为高膨胀相的铬酸盐,导致封接界面的应力产生乃至开裂;封接玻璃中挥发的含硼物质与LSCF阴极反应生成LaBO3,造成钙钛矿结构的阴极分解。为了实现可靠封接,本文以封接界面的反应机理为切入点,探索界面反应的规律及其调控。本文通过添加不同的氧化物对含铋的硼硅酸盐封接玻璃的界面反应机理进行研究。首先,研究了稀土氧化物La2O3和Y2O3的添加对封接玻璃的结构及封接界面反应的影响。结果表明:La2O3和Y2O3的添加显著提高了玻璃转变点和软化温度,增加了硅氧四面体的连接程度。La2O3和Y2O3有效降低了玻璃/含Cr合金连接体界面反应Cr6+的生成量,且随着阳离子场强的增大,反应率逐渐降低。含La2O3和Y2O3的封接玻璃与铈基电解质或阴极LSCF的加速模拟反应产物中均未检测到新物质的生成,表明La2O3和Y2O3提高了含铋玻璃的化学稳定性和热稳定性。封接界面的微观分析表明,含La2O3玻璃由于析晶过快与不锈钢封接效果较差;而含Y2O3玻璃具有良好的封接性能。其次,研究了 La2O3和ZnO共掺对含铋封接玻璃的结构及其封接界面反应的影响。结果表明:ZnO的添加提高了硅氧网络的致密度,促进了硼氧网络中[BO3]→[BO4]转变,有效减少了含B物质的挥发。在650℃下模拟的界面反应中,随着ZnO含量的增加,由于ZnO对玻璃网络结构的增强作用,Cr6+的产量(即反应率)逐渐降低。在700℃下保温500h,封接玻璃与不锈钢和各电解质界面析出(Ca0.97Zn0.03)2(Al0.63Zn0.37)(Si0.69Al0.31)2O7黄长石相,该相的析出提高了封接界面的化学稳定性。ZnO的加入改善了含La2O3封接玻璃与不锈钢封接性能不佳的不足。最后,研究了 Nb2O5对含铋的硼硅酸盐封接玻璃的结构、热稳定性及其与阴极的化学稳定性的影响。研究结果表明,Nb2O5的添加强化了硅氧网络,促进了[BO3]→[BO4]转变和含B相(Ca3B2O6和CaB2Si2O8)的生成,从而显著减少了含B物质的挥发,有效地抑制了封接玻璃与阴极LSCF的反应。