固体氧化物燃料电池Al2O3/玻璃基多层复合密封材料的研究

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固体氧化物燃料电池(SOFC)因其清洁高效,在大型电站、移动供电领域广泛的应用前景,近年来受到越来越多研究人员的关注。当前,SOFC各项技术研究进展顺利,但是密封一直限制着SOFC技术发展。本实验结合传统Al2O3-Al基复合密封材料和玻璃基密封材料的优点,并对比不同密封结构的应力模拟结果,开发出一种新型三明治结构Al2O3/玻璃基多层复合密封材料。对新型BaO-B2O3-SiO2体系玻璃的高温性能进行系统研究,玻璃软化温度约为680°C,800°C保温60min后玻璃基体析晶出现微量钙长石相。实验对比,该玻璃掺入20wt%Al2O3是具有良好的强度和变形能力。Al2O3/玻璃基多层复合密封材料选择传统的Al2O3-Al基复合密封材料流延带作为多层复合密封材料的基体,选择BaO-B2O3-SiO2体系玻璃掺入20wt%Al2O3作为界面密封层。Al2O3/玻璃基多层复合密封材料具有良好的热循环性能,在0.5psi到2psi的通气压力下热循环20次后漏气率均低于0.025sccm.cm-1,低于SECA标准;SEM分析表明,该密封材料与相邻组件间化学相容性好,接触良好,大大减少了界面漏气通道;将Al2O3/玻璃基多层复合密封材料用于SOFC单电池测试中, OCV达到1194mV,接近理论值,且30A恒流放电时电池电压为850mV,经历50h测试电压无明显衰减。上述结论表明,Al2O3/玻璃基多层复合密封材料具有良好的密封性能,满足密封材料SOFC中应用的需求。综上,Al2O3/玻璃基多层复合密封材料密封性能良好,应用在SOFC中大大降低密封材料及相邻组件间的热应力,且其在电池测试中有优秀的密封表现。所以,Al2O3/玻璃基多层复合密封材料在SOFC中运用有着非常好的远景。
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