PDF《中温固体氧化物燃料电池微晶玻璃密封材料的研制》

2 可知,三种组分的玻璃的 Tg 约在 538~580 ℃之间, Tc 在552 ℃~609℃之间, Tf 在560 ℃~630℃之间. 因此,玻璃的封接温度选择在

700 ℃,既能够使微晶玻璃粉 体密封时可以析晶, 又不致于使微晶玻璃粘度太小完全 铺展而失去密封效果.

200 300

400 500

600 700

3 4

5 6

7 8

9 10 coefficients of thermal expansion(CTE) /10 -6 k -1 Temperature /℃ A B C ? 图2 与图3 是经过三次升降温后C 组分微晶玻璃分 别与 YSZ 电解质层和不锈钢板结合界面的扫描电子显 微镜照片.从图中可以看出玻璃材料与 YSZ 电解质及 Table2 Tg,Tc and Tf of the glass-ceramics with different composition(℃) 表2不同成分的微晶玻璃的 Tg,Tc 和Tf(℃) Composition Tg Tc Tf Sample A

538 552

560 Sample B

542 561

572 Sample C

578 609

630 不锈钢板粘附紧密,没有明显的元素互扩散现象,这说 明了密封玻璃体在具有良好的粘附性能的同时还有着 较好的化学稳定性,在600℃长时间保温能保证界面气 密性. Figure

2 SEM photographs of the interface a) glass/YSZ interface b) glass/stainless steel interface 图2微晶玻璃的封接界面 SEM 照片 a) 微晶玻璃与 YSZ 电解质 b) 微晶玻璃与不锈钢 表3列出了实验制备的不同组分的负

200 目的微晶 玻璃粉末试样在 600℃下于湿氢气(3%H2O)气氛中经 50h 保温后长时间失重百分率.由表

3 可以看出,随着 La2O3 添加剂加入量的增加,微晶玻璃的 50h 失重率由 3.25%降至 1.64%.由于 La3+ 离子的高场强和大半径所 拥有的强烈积聚作用,可以增加微晶玻璃的化学稳定 性,降低了湿 H2 对硼酸盐微晶玻璃的腐蚀效应,固其 失重明显减小.但值得注意的是,La2O3 的加入使得微 晶玻璃的组分调节范围变小,易分相(La2O3 添加量超 过8mol%时出现不溶现象),因此,需控制 La2O3 添加 量.

4 结论 本文以氧化物为原料,分别制备了添加不同量的 La2O3 的BaO-B203 -A1203 -SrO CNiO-La2O3 系微晶玻璃. 相关测试分析结果表明,La2O3 的加入可以明显改善硼 酸盐微晶玻璃的热膨胀性能与热化学稳定性,其中,加Table

3 Weight loss rate of the glass(%) 表3微晶玻璃在湿氢中的失重率(%) Composition Initial Weight (g) Weight after 50h (g) Weight loss rate(%) Sample A 1.5033 1.4544 3.25 Sample B 1.4949 1.4545 2.70 Sample C 1.5458 1.5205 1.64 入6mol%的La2O3 的C组分(SrCO3 4.95 mol%,La2O3 6.00mol %,Al2O3 9.89mol% , B2O3 39.58mol%) ,NiO 4.95mol%)的微晶玻璃与 YSZ 有着良好的热膨胀匹配 性,在与 YSZ 电解质和不锈钢板封接时有较好的黏附 性能及稳定的界面. 表明该材料与 SOFC 其它组件有较 好的化学相容性,在600℃下长时间运行能保证界面气 密性.在600℃湿H2 气氛下保温 50h 后的失重率仅为 1.64%表明该组分作为 ITSOFC 密封材料有较好的热化 学稳定性. References(参考文献) [1] Yang Z G,Stevenson J W,Meinhardt K D. Electrochemical and in situ synchrotron X-ray diffraction studies of Li [Li0.3Cr0.1 Mn0.6]O2 cathode materials [J].Solid State Ionics, 2003,160: 213-225. [2] Schwickert T,Sievering R,Geasee P.[J].Materialwiss Werkst, 2002,33:363-366. [3] Williams M C, Singhal, S.C, Dokiya, M.[J].Proceedings of the Sixth International Symposium Solid Oxide Fuel Cells,Hawaii 1999:3-9 [4] Qingshan Zhu, Lian Peng, Wenlai Hua, Zhaohui Xie. [J]. Journal of Inorganic Materials,2006-3, 21(2) :284-290. 朱庆山,彭练,黄文来,谢朝晖.[J]. 无机材料学报,2006-3,21(2) :284-290. [5] Shaobo Sun, Wei Li, Jian Pu, Jian Li.[J].Chinese Journal of Power Sources. 2006,11(30) :871-875. 桑绍柏, 李炜, 蒲健, 李箭.[J].电源技术 2006,11(30) : 871-875. [6] Rui Zhen,Huaiwen Nie,Daqian Wang,Zhiyi Lv,Tinglian Wen.[J].Journal of Inorganic Materials ,2004,19(1) :37-42. 郑锐,聂怀文,王大千,吕之奕,温廷链.[J].无机材料学 报,2004,19(1) :37-42. [7] Lahl N, Singheiser L, Hilpert K, et al. [J]. Pennington NJPV, 1999, 19:1057-1060. [8] Sakaki M, Hattori S, Ohara T, et al. [J]. Pennington NJPV, 1997, 40:652-656. [9] CHEN F, YIN H R, WU L H.[J] .Journal of Shanxi University of Science&