一种熔融碳酸盐燃料电池密封件及制备方法技术

本发明专利技术属于熔融碳酸盐燃料电池技术领域，具体涉及一种熔融碳酸盐燃料电池密封件及制备方法。包括如下步骤：将羧甲基纤维素钠溶于水中，得到羧甲基纤维素钠溶液，与碳酸盐混合，球磨，得到浆料；将所得浆料进行流延成型，分别在(25

【技术实现步骤摘要】
一种熔融碳酸盐燃料电池密封件及制备方法


[0001]本专利技术属于熔融碳酸盐燃料电池
，具体涉及一种熔融碳酸盐燃料电池密封件及制备方法。

技术介绍

[0002]熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种工作于650℃的高温燃料电池，具有不需要贵金属作催化剂、燃料来源广、噪音低、污染物基本达到近零排放、发电效率高、可实现热电联供等优点，适合于百千瓦级至兆瓦级分布式电站或固定电站，具有良好的应用发展前景。
[0003]熔融碳酸盐燃料电池是一种直接将燃料的化学能转化为电能的发电装置，熔融碳酸盐燃料电池由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板、碳酸盐电解质等组分构成，所述电解质用于在它们之间传导带电离子。但是，陶瓷电解质隔膜与金属极板的热膨胀系数不同，在高温下无法达到良好密封，需要添加密封件密封，密封件应满足气体泄漏最小化、维持电隔离和抑制电解质迁移等作用。
[0004]现有技术中常用的密封方法为增加垫片框架，但是垫片框架受垫片材质局限，常见的垫片框架主要考虑绝缘和不易变形，材质多为带绝缘涂料的不锈钢材，框架整体厚重，不宜组装搬动，垫片放置要占据较大空间，对整个电池堆组装造成困难，很考验组装技术，稍有偏差就会有气体泄漏，因此，本领域目前使用的外加电池密封件的方法在消除电池流场内部气体泄漏中并不完全有效。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中使用外加电池密封件的方法在消除电池流场内部气体泄漏中存在组装困难、稍有偏差就会造成气体泄漏等缺陷，从而提供一种熔融碳酸盐燃料电池密封件及制备方法。
[0006]为此，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供一种熔融碳酸盐燃料电池密封件，其特征在于，包括如下质量比的组分，碳酸盐：羧甲基纤维素钠为100:(0.5
‑
1.0)。
[0008]可选的，所述碳酸盐为碳酸锂，碳酸钾或碳酸钠中的至少一种。
[0009]本专利技术提供一种上述熔融碳酸盐燃料电池密封件的制备方法，包括如下步骤：
[0010]将羧甲基纤维素钠溶于水中，得到羧甲基纤维素钠溶液，与碳酸盐混合，球磨，得到浆料；
[0011]将所得浆料进行流延成型，分别在(25
‑
35)℃，(35
‑
50)℃，(50
‑
65)℃下分步干燥，裁切，得所述密封件。
[0012]可选的，所述分步干燥过程中，每个阶段的温差在10
‑
15℃。
[0013]可选的，所述分步干燥步骤的每个温度段冷却时间3
‑
8h。
[0014]可选的，第一阶段25～35℃时，干燥时长为4
‑
6h，第二阶段35～50℃时，干燥时长为6
‑
8h，第三阶段50
‑
65℃时，干燥时长为2
‑
4h。
[0015]可选的，所述羧甲基纤维素钠溶液的质量浓度为0.5
‑
1.0％。
[0016]可选的，在搅拌状态下，将碳酸盐分次加入到羧甲基纤维素钠溶液中；
[0017]可选的，将碳酸盐分15
‑
30次加入到羧甲基纤维素钠溶液中(根据浆料总质量具体选择次数)。
[0018]可选的，将碳酸盐加入到羧甲基纤维素钠溶液后继续搅拌5
‑
10min。
[0019]可选的，所述球磨的转速为150
‑
350rpm，球磨时间为12
‑
15h。
[0020]可选的，所述流延速度为0.15
‑
0.25m/min，刀模高度为1.5
‑
3mm。
[0021]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0022]1.本专利技术提供的熔融碳酸盐燃料电池密封件，包括如下质量比的组分，碳酸盐：羧甲基纤维素钠为100:(0.5
‑
1.2)。本专利技术首次以碳酸盐为主要原料制备熔融碳酸盐燃料电池密封件，该材料具有常温下固化成型高温下分解充分的特点，所得密封件还具有易保存，便于电池组装的优势；同时，碳酸盐与羧甲基纤维素钠配合使用，使得材料易于成型，同时能够避免其它粘结剂带来的高温分解不彻底或者分解后产生有机物，造成环境污染等问题。
[0023]2.本专利技术提供的熔融碳酸盐燃料电池密封件的制备方法，包括如下步骤：将羧甲基纤维素钠溶于水中，得到羧甲基纤维素钠溶液，与碳酸盐混合，球磨，得到浆料；将所得浆料进行流延成型，分别在24
‑
35℃；35
‑
50℃；50
‑
65℃下分步干燥，裁切，得所述密封件。本专利技术提供的密封件的制备方法，通过各个步骤的配合，制备得到的密封件干燥后含盐量高达90％，高温下可补充因气体吹扫或隔膜渗透损失的电解质，进而提高密封性能，防止漏气，可有效解决MCFC电池堆由于熔盐电解质挥发引起电池堆漏气而导致电池堆寿命降低的问题，在保持MCFC寿命及提高电池性能等方面具有重要作用。具体的，采用流延的方法制备，能很好解决密封件平整性及可调节厚度问题，避免了密封件不平整与成型困难、制备工艺繁琐的问题，可批量化生产制备，满足多节电池装配需求；采用分步干燥工艺，能够确保密封件干燥后切割时不断裂和变形，成型效果好，切割成型结构根据电池极板尺寸可调节，适用于不同尺寸的电池密封。
[0024]本专利技术提供的熔融碳酸盐燃料电池密封件的制备方法，通过对分步干燥步骤的具体限定，具有成型后平整度高，密封件材质绝缘且高温下分解充分、密封性能优异的效果。
[0025]本专利技术提供的熔融碳酸盐燃料电池密封件的制备方法，其中，混料步骤中少量多次的加入碳酸盐混合搅拌，并用球磨机球磨，可避免混合不均匀，碳酸盐结块的问题。
[0026]本专利技术提供的熔融碳酸盐燃料电池密封件的制备方法，密封件先整体成型再切割，整个过程均可机械操作，可批量制备，满足多个电池组装原料供应，达到适用于不同电池尺寸的密封。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是本专利技术提供的熔融碳酸盐燃料电池密封件的制备方法的工艺流程图；
[0029]图2是本专利技术实施例中电池的组装结构示意图；
[0030]图3是本专利技术提供的密封件的平面结构示意图；
[0031]图4是本专利技术对比例4(左图)和实施例1(右图)提供的密封件干燥后的产品示意图；
[0032]附图标记：
[0033]1、阴极；2、阳极；3、隔膜
‑
电解质；4、密封件。
具体实施方式
[0034]提供下述实施例是为了更好地进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种熔融碳酸盐燃料电池密封件，其特征在于，包括如下质量比的组分，碳酸盐：羧甲基纤维素钠为100:(0.5
‑
1.0)。2.根据权利要求1所述的熔融碳酸盐燃料电池密封件，其特征在于，所述碳酸盐为碳酸锂，碳酸钾或碳酸钠中的至少一种。3.一种权利要求1或2所述的熔融碳酸盐燃料电池密封件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将羧甲基纤维素钠溶于水中，得到羧甲基纤维素钠溶液，与碳酸盐混合，球磨，得到浆料；将所得浆料进行流延成型，分别在(25
‑
35)℃，(35
‑
50)℃，(50
‑
65)℃下分步干燥，裁切，得所述密封件。4.根据权利要求3所述的熔融碳酸盐燃料电池密封件的制备方法，其特征在于，所述分步干燥过程中，每个阶段的温差在10
‑
15℃。5.根据权利要求3或4所述的熔融碳酸盐燃料电池密封件的制备方法，其特征在于，所述分步干燥步骤的每个温度段冷却时间3
‑
8h。第一阶段25～35℃时，干燥时长为5h，第二阶段35～50℃时，干燥时长为8h，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王菊，程健，张瑞云，卢成壮，杨冠军，黄华，白发琪，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：