平板式SOFC封接材料制備及性能研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池（SolidOxideFuelCells，SOFCs）是一種新型綠色發(fā)電技術(shù)，其中平板式固體氧化物燃料電池具有功率密度高、工藝簡單、成本低等優(yōu)點，但需要高溫下隔離燃料氣和氧氣，要求燃料電池堆的封接材料要具有良好的氣密性、絕緣性、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性等。但是直到目前為止還沒有一種材料能夠滿足所有條件，因此封接成為限制平板式SOFC發(fā)展的一個瓶頸。本文對比研究了Ag-CuO材料、銀導(dǎo)電膠材料的封接性能，并且對銀導(dǎo)電膠/壓實

2、陶瓷纖維復(fù)合體系在電堆封接中的應(yīng)用進行了探討。
　　首先，本論文研究了封接工藝、CuO含量以及熱循環(huán)對Ag-CuO材料封接性能的影響，測試了模擬電池的泄露率，通過掃描電鏡(SEM)觀察封接界面的微觀形貌，并采用能譜分析(EDX)對封接界面的擴散行為進行分析。研究表明封接溫度為950℃，Ag-CuO材料中Cu含量為6mol％時，模擬電池的泄露率最小，小于測試裝置的測試精度0.001cm3·min-1·cm-1。Ag-CuO材料熱穩(wěn)定

3、性及耐熱循環(huán)能力較好，但與電池其它組件間的熱匹配性較差。
　　其次，文中對銀導(dǎo)電膠封接材料進行了研究。確定銀導(dǎo)電膠材料的最佳封接工藝，材料的封接溫度為700℃，升溫速率為2℃·min-1，導(dǎo)電膠的涂覆層數(shù)為3、4層時泄露率最小，在0.03cm3·min-1·cm-1~0.04cm3·min-1·cm-1之間。摻雜15mass%Al2O3陶瓷顆?？蓪?dǎo)電膠的熱膨脹系數(shù)從20×10-6K-1降到15×10-6℃-1，大大改善了封接材料

4、和其它電池組元的熱匹配性。確定采用摻雜與未摻雜Al2O3的銀導(dǎo)電膠梯度材料體系封接Ni-YSZ/SUS430模擬電池，其最小泄露率為0.035cm3·min-1·cm-1，采用復(fù)合銀導(dǎo)電膠封接的模擬電池具有良好的熱穩(wěn)定性和抗熱沖擊能力。
　　最后，文中對改性的陶瓷纖維材料在單體電池中應(yīng)用進行研究，并進一步改進了連接體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了壓實陶瓷纖維與銀導(dǎo)電膠復(fù)合封接，充分發(fā)揮兩種封接材料的優(yōu)勢。采用銀導(dǎo)電膠復(fù)合封接的單體電池放電前后泄露率