【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体氧化物燃料电池，具体而言，涉及一种固体氧化物燃料电池的密封件及其制备方法。
技术介绍
1、相关技术中，管式固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell，简称sofc）采用流延密封件，密封件成型后还需要排胶、高温烧结等后处理工艺实现密封。管式固体氧化物燃料电池可以利用自身结构优势， 形成闭合的空间来避免燃料气与空气的接触，但存在着欧姆损失大，体积功率密度低，工艺复杂，制造成本高等问题。
技术实现思路
1、为了解决或改善上述技术问题至少之一，本专利技术的一个目的在于提供一种固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，以使制备得到的密封件以密封层的形式覆盖在电池的密封区域，具有良好的致密度以及高阻抗，成型后不需要排胶、高温烧结等后处理工艺实现密封，密封性能更佳。
2、本专利技术的另一个目的在于提供一种固体氧化物燃料电池的密封件。
3、为实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，包括：将氧化铝、氧化镍、二氧化硅、氧化锌、一氧化锆和氧化硼进行混合，得到混合物料；将混合物料进行烧结，得到密封玻璃；将密封玻璃进行冷却降温，并研磨成粉末，得到玻璃粉；将玻璃粉通过等离子体喷涂工艺沉积在电池的密封区域，得到密封件。
4、根据本专利技术提供的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法的技术方案，提供了一种固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，具有制备方法简单且成本低的优点。此外，制备得到的密封件以密封层的形
5、固体氧化物燃料电池属于第三代燃料电池，是一种能够在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效转化为电能的全固态化学发电装置。
6、固体氧化物燃料电池主要包括：电解质（electrolyte），阳极或燃料极（anode，fuel electrode），阴极或空气极（cathode，air electrode），连接体（interconnect）或双极板（bipolar separator）。固体氧化物燃料电池的工作原理与其它燃料电池类似，在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和固体氧化物电解质组成，阳极为燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂。工作时相当于一个直流电源，其阳极为电源负极，阴极为电源正极。
7、在固体氧化物燃料电池的阳极一侧持续通入燃料气，例如氢气（h2）、甲烷（ch4）、城市煤气等，具有催化作用的阳极表面吸附燃料气体，并通过阳极的多孔结构扩散到阳极与电解质的界面。在阴极一侧持续通入氧气或空气，具有多孔结构的阴极表面吸附氧，由于阴极本身的催化作用得到o2-，在化学势的作用下，o2-进入起电解质作用的固体氧离子导体，由于浓度梯度引起扩散，最终到达固体电解质与阳极的界面，与燃料气体发生反应，失去的电子通过外电路回到阴极。
8、电解质作为固体氧化物燃料电池最核心的部件，一方面，起到在阴、阳两极之间传导氧离子和/或质子的作用；另一方面，能够分隔燃料和氧化气体，以防止它们直接接触而发生化学反应，导致电池失效。电解质特性不仅直接影响电池的工作温度以及电能转换效率，还决定了与其相匹配的电极材料以及相应配备技术的选择。目前根据电解质传导物质的不同，固体氧化物燃料电池可分为阳离子传导、质子传导、氧离子-质子共传导三种类型。
9、单电池只能产生1v左右电压，功率有限，为了使得sofc具有实际应用可能，需要大大提高sofc的功率。为此，可以将若干个单电池以各种方式（串联、并联、混联）组装成电池组。电池组的结构主要包括：管状（tubular）、平板型（planar）和整体型（unique），其中平板型因功率密度高和制作成本低而成为sofc的发展趋势。
10、具体而言，固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法的步骤包括：
11、第一步，将氧化铝、氧化镍、二氧化硅、氧化锌、一氧化锆和氧化硼进行混合，得到混合物料；
12、第二步，将混合物料进行烧结，得到密封玻璃。可选地，烧结时的温度为1100℃至1400℃。通过控制烧结温度，确保混合物料中的各元素能够进行组合，得到密封玻璃；
13、第三步，将密封玻璃进行冷却降温，并研磨成粉末，得到玻璃粉；
14、第四步，将玻璃粉通过等离子体喷涂工艺沉积在电池的密封区域，得到密封件。
15、本专利技术提供了一种固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，具有制备方法简单且成本低的优点。此外，制备得到的密封件以密封层的形式覆盖在电池的密封区域，具有良好的致密度以及高阻抗，成型后不需要排胶、高温烧结等后处理工艺实现密封，密封性能更佳。
16、另外，本专利技术提供的上述技术方案还可以具有如下附加技术特征：
17、在一些技术方案中，可选地，将玻璃粉通过等离子体喷涂工艺沉积在电池的密封区域，得到密封件，具体为：通过等离子体火炬对玻璃粉进行高温处理，玻璃粉在保护气体以及辅助气体的氛围下向等离子体火炬的等离子体火焰进行喷涂，玻璃粉熔化为液滴后沉积在电池的密封区域，得到密封件。
18、在该技术方案中，等离子体火炬（亦称等离子体发生器或等离子体加热系统）通过电弧来产生高温气体，可在氧化、还原或惰性环境下工作，为气化、裂解、反应、熔融和冶炼等各种功能的工业炉提供热源。等离子体火炬具有等离子体火焰，等离子体火焰的中心温度超过10000℃。玻璃粉在保护气体以及辅助气体的氛围下向等离子体火炬的等离子体火焰进行喷涂。可选地，保护气体为氩气和/或氮气；辅助气体为氧气。在喷涂过程中，辅助气体用于加速玻璃粉熔化为液滴。液滴在保护气体吹扫的作用下能够均匀沉积在电池的密封区域。制备得到的密封件以密封层的形式覆盖在电池的密封区域，具有良好的致密度以及高阻抗，成型后不需要排胶、高温烧结等后处理工艺实现密封，密封性能更佳。
19、在一些技术方案中，可选地，保护气体为氩气。
20、在该技术方案中，氩气作为惰性气体，不会与玻璃粉发生化学反应，以确保所制备的密封件的纯净程度。另外，在喷涂过程中，玻璃粉经过等离子体火炬的高温处理，并且熔化为液滴后，氩气能够对液滴进行吹扫，以使液滴均匀沉积在电池的密封区域。
21、在一些技术方案中，可选地，氩气的流速为70l/min至130l/min（例如，80l/min、90l/min、100l/min、110l/min或120l/min）。
22、在该技术方案中，通过控制氩气的流量，一方面，可以避免保护气体的流量过低，保护气体具备足够大的流量，确保所制备的密封件的纯净程度，还可以在喷涂过程中对液滴进行吹扫，以使液滴均匀沉积在电池的密封区域；另一方面，可以避免保护气体的流量过大，有利于控制能耗。
23、在一些技术方案中，可选地，保护气体为氮气。
24、在该技本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述将所述玻璃粉通过等离子体喷涂工艺沉积在电池的密封区域，得到密封件，具体为：
3.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述保护气体为氩气。
4.根据权利要求3所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述氩气的流速为70L/min至130L/min。
5.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述保护气体为氮气。
6.根据权利要求5所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述氮气的流速为20L/min至100L/min。
7.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述辅助气体为氧气。
8.根据权利要求7所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述氧气的流速为10L/min至35L/min。
9.根据权利要
10.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述等离子体火炬的电流为450A至700A。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述将所述混合物料进行烧结，得到密封玻璃，具体为：
12.根据权利要求11所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述第一温度阈值为1100℃至1400℃。
13.根据权利要求1至10中任一项所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述玻璃粉的送粉速度为50mg/min至80mg/min。
14.根据权利要求1至10中任一项所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述玻璃粉的送粉压力为40MPa至80MPa。
15.根据权利要求1至10中任一项所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述玻璃粉的喷涂距离为20cm至40cm。
16.根据权利要求1至10中任一项所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述氧化铝在所述混合物料中的质量分数为35%至45%。
17.根据权利要求1至10中任一项所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述氧化镍在所述混合物料中的质量分数为10%至20%。
18.根据权利要求1至10中任一项所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅在所述混合物料中的质量分数为28%至40%。
19.根据权利要求1至10中任一项所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述氧化锌在所述混合物料中的质量分数为4%至9%。
20.根据权利要求1至10中任一项所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述一氧化锆在所述混合物料中的质量分数为8%至15%。
21.根据权利要求1至10中任一项所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述氧化硼在所述混合物料中的质量分数为3%至5%。
22.一种固体氧化物燃料电池的密封件，其特征在于，通过如权利要求1至21中任一项所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法制作而成。
...【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述将所述玻璃粉通过等离子体喷涂工艺沉积在电池的密封区域，得到密封件，具体为：
3.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述保护气体为氩气。
4.根据权利要求3所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述氩气的流速为70l/min至130l/min。
5.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述保护气体为氮气。
6.根据权利要求5所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述氮气的流速为20l/min至100l/min。
7.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述辅助气体为氧气。
8.根据权利要求7所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述氧气的流速为10l/min至35l/min。
9.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述等离子体火炬的电压为70v至90v。
10.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述等离子体火炬的电流为450a至700a。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述将所述混合物料进行烧结，得到密封玻璃，具体为：
12.根据权利要求11所述的固体氧化物燃料电池的密封件的制备方法，其特征在于，所述第一温度阈值为1100℃至1400℃。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王杭州，程付鹏，马成国，邓晨，李小杰，杨征，赵苑竹，
申请(专利权)人：中石油深圳新能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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