一种固体氧化物燃料电池的密封材料及制备制造技术

一种固体氧化物燃料电池的密封材料，以能熔融的陶瓷釉作为密封剂，以氧化锆、氧化钛、氧化硅、氧化铝等粉体材料作为密封支撑物，按重量比１０－７５％陶瓷釉和氧化锆等在无水乙醇下均匀研磨混合，烘干，加上１０－３０％的聚乙烯醇缩丁醛粘合剂，制成厚度均匀的密封片，晾干后切割成所要求尺寸的密封垫。该密封垫组装成电池后，再保温处理，以去除密封填的有机物，然后在７００－８００℃进行固体氧化物燃料电池运转，用该密封垫在５６ｃｍ＃＋［２］的单个固体氧化物燃料电池上测试，密封性能良好，在Ｈ＃－［２］、Ｏ＃－［２］做燃料的电池的开路电位为１．０７Ｖ，最大输出电流为３０Ａ，最大输出功率达１５Ｗ。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体氧化物燃料电池的密封及组装技术，特别是可以用做中温固体氧化物燃料电池的密封材料及制备技术中。由中国科学院大连化学物理研究所专利技术的薄膜型固体电解质(专利申请号99112874.2)和与之相适应的平板式三合一电极(专利申请号99113329.3)所组装的固体氧化物燃料电池可将温度降至800℃以下，从而可以比较容易地解决密封材料、阴阳极材料、双极板及联结材料问题。为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案是 提供一种固体氧化物燃料电池的密封材料，是由以熔融的陶瓷釉作为密封剂，以氧化锆等粉末作为密封支撑物，加上聚乙烯醇缩丁醛粘结剂构成；其中陶瓷釉与密封支撑物的重量比为10-75％。所述熔融的陶瓷釉是在550-750℃中熔融。所诉密封支撑物，也可选用氧化锆、氧化钛、氧化硅或氧化铝。所述聚乙烯醇缩丁醛粘结剂由聚乙烯醇缩丁醛、邻苯二甲酸二正辛醇和正丁醇等组成，其中聚乙烯醇缩丁醛、邻苯二甲酸二正辛醇和正丁醇的比例为5-30％∶5-30％∶40-90％。粘结剂聚乙烯醇缩丁醛中的正丁醇，也可选用丙醇、异丙醇异丁醇、丙酮或乙醛。固体氧化物燃料电池的密封材料的制备方法，依下列步骤进行操作第一步，将熔融在550-750℃中的陶瓷釉和氧化锆在乙醇下研磨混合，再研磨2小时，然后烘干；第二步，将有机粘结剂聚乙烯醇缩丁醛粘结剂，在20℃-80℃加热搅拌，直至完全溶解，冷却；第三步，将陶瓷釉和氧化锆的混合物按重量比10-75％加上聚乙烯醇粘合剂，充分调和，然后在滚压机内滚压成密封片，按电池双极板的要求切割成密封垫，然后再与三合一双极板等组装成燃料电池；第四步，燃料电池在通N2气的情况下升温，以去除密封垫中的粘合剂，然后进行燃料电池运转。固体氧化物燃料电池的密封材料的制备方法，其电池升温的处理方法是，以2-10℃/min速率升温，各段保持时间为200-250℃/0.5-2h，400-450℃0.5-4h，600-650℃/0.5-2h，电池在700-800℃运行。实施例2密封填在电池中组装及温度控制将密封填切割成矩形框，外尺寸为80×70mm和电极尺寸一样，内尺寸为80×70mm和电极阴极近似，然后和电极双极板结合组装成电池，用该密封剂组装的电池按下列步骤操做，以2-10℃/min的速率升温，各段保温时间为230℃/1h、400℃/2h和600℃/1h，然后在700-800℃的温度下进行固体氧化物燃料电池运转测试。实施例3固体氧化物燃料电池的性能用密封材料组装的固体氧化物燃料电池单池，在800℃进行燃料电池性能测试，以氢氧为燃料时性能见下表。固体氧化物燃料电池的性能 从上表中可以看出，开路电位达到1.07V说明800℃时，密封性能效果良好。权利要求1.一种固体氧化物燃料电池的密封材料，其特征在于，是由以熔融的陶瓷釉作为密封剂，密封支撑物，加上聚乙烯醇缩丁醛粘结剂构成；其中陶瓷釉与密封支撑物的重量比为10-75％。2.如权利要求1所述的密封材料，其特征在于，所述熔融的陶瓷釉是在550-750℃中被熔融。3.如权利要求1所述的密封材料，其特征在于，所诉密封支撑物，是氧化锆、氧化钛、氧化硅或氧化铝粉末。4.如权利要求1所述的密封材料，其特征在于，所述聚乙烯醇缩丁醛粘结剂由聚乙烯醇缩丁醛、邻苯二甲酸二正辛醇和正丁醇组成，其中邻苯二甲酸二正辛醇5-30％、聚乙烯醇缩丁醛5-30％、正丁醇40-90％。5.如权利要求3所述的密封材料，其特征在于，粘结剂聚乙烯醇缩丁醛中的正丁醇，也可选用乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、乙醛或异丁醇。6.如权利要求1所述的固体氧化物燃料电池的密封材料的制备方法，其特征在于，依下列步骤进行操作第一步，将熔融在550-750℃中的陶瓷釉和氧化锆在乙醇下研磨混合，再研磨2小时，然后烘干；第二步，将有机粘结剂聚乙烯醇缩丁醛粘结剂在溶剂中20℃-80°℃加热溶解；第三步，将陶瓷釉和氧化锆的混合物按重量比10-75％加上聚乙烯醇粘合剂，充分调和，然后制成密封片，按电池双极板的要求切割成密封垫，然后再与三合一双极板等组装成燃料电池；第四步，燃料电池在通N2气的情况下升温，以去除密封垫中的粘合剂，然后进行燃料电池运转。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于电池升温处理方法是，以2-10℃/min速率升温，各段保持时间为200-250℃/0.5-2h，400-450℃/0.5-4h，600-650℃/0.5-2h，电池在700-800℃运行。全文摘要一种固体氧化物燃料电池的密封材料，以能熔融的陶瓷釉作为密封剂，以氧化锆、氧化钛、氧化硅、氧化铝等粉体材料作为密封支撑物，按重量比10－75％陶瓷釉和氧化锆等在无水乙醇下均匀研磨混合，烘干，加上10－30％的聚乙烯醇缩丁醛粘合剂，制成厚度均匀的密封片，晾干后切割成所要求尺寸的密封垫。该密封垫组装成电池后，再保温处理，以去除密封填的有机物，然后在700－800℃进行固体氧化物燃料电池运转，用该密封垫在56cm文档编号C09K3/10GK1465647SQ0212483公开日2004年1月7日 申请日期2002年6月20日 优先权日2002年6月20日专利技术者董永来, 程谟杰, 周利 申请人:中国科学院大连化学物理研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体氧化物燃料电池的密封材料，其特征在于，是由以熔融的陶瓷釉作为密封剂，密封支撑物，加上聚乙烯醇缩丁醛粘结剂构成；其中陶瓷釉与密封支撑物的重量比为１０－７５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董永来，程谟杰，周利，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]