玻璃组合物以及密封材料制造技术

本发明专利技术目的在于提供一种既具有适于密封固体氧化物型燃料电池的热膨胀系数、与构成固体氧化物型燃料电池的构成材料的反应性又低的玻璃组合物，并提供一种适于密封固体氧化物型燃料电池的玻璃组合物以及密封材料。涉及密封用玻璃组合物的本发明专利技术是用于密封固体氧化物型燃料电池的密封用玻璃组合物，其特征在于，换算成氧化物，所述密封用玻璃组合物具有以下组成比，SiO2：40质量%~55质量%、Al2O3：0质量%~5.0质量%、B2O3：0质量%~8.0质量%、MgO：20质量%~30质量%、CaO：10质量%~24质量%，且MgO和CaO的合计为40质量%~54质量%。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于密封固体氧化物型燃料电池(SOFC)的玻璃组合物以及用于密封固体氧化物型燃料电池的密封材料。
技术介绍
现有技术中，使玻璃粉末熔融并广泛用于金属制部件彼此之间的粘接、陶瓷制部件彼此之间的粘接或金属制部件与陶瓷制部件的粘接。例如，由于固体氧化物型燃料电池的工作温度通常必须设定在800°C至1000°C，因此在电池单体与安装电池的金属制部件之间的密封中使用被称为结晶化玻璃的玻璃。进一步具体举例说明，在制作固体氧化物型燃料电池时进行以下操作由在规定温度条件下能够通过烧结而结晶化的玻璃组合物形成玻璃粉末，将含有上述玻璃粉末的密 封材料填充到要求付与密封性(seal)的部件之间，并通过对其进行烧结而在上述部件之间形成由上述结晶化玻璃形成的烧结体，从而实施密封。这种结晶化玻璃通常因烧结温度而引起的结晶相的相变少、具有高热膨胀性、高强度，因此可以说是适用于密封固体氧化物型燃料电池的材料。关于这点，例如在以下专利文献1、2中记载有烧结后的结晶化玻璃即使在高温区域也显示高热膨胀系数的玻璃组合物，并记载这种玻璃组合物适用于密封固体氧化物型燃料电池。然而，固体氧化物型燃料电池包括利用阳极(anode)材料和阴极(cathode)材料夹着包含陶瓷多孔体的电解质材料而成的电池单体(cell)，一般而言作为上述阳极材料使用镍氧化物和陶瓷的复合材料，作为上述阴极材料使用LSM (Lanthanum StrontiumManganite :镧银猛)、LSC (Lanthanum Strontium Cobaltite :镧银钴)、S SC (SamariumStrontium Cobaltite :衫银钴)、LSCF(Lanthanum Strontium cobalt ferrite :镧银钴铁)坐寸ο而且,在将如此构成的电池单体通过内部连线(interconnector)层积形成层积体(stack)以实现高输出化的情况中，作为上述内部连线的形成材料使用LSCF。从而，关于用于密封固体氧化物型燃料电池的玻璃组合物，希望不仅考虑得到的玻璃的热膨胀系数，还要考虑与这些物质的反应性。但是，迄今为止有关密封用玻璃组合物的研究都未考虑与这些物质的反应性，没有找到既具有适于密封固体氧化物型燃料电池的热膨胀系数又抑制与构成固体氧化物型燃料电池的这些材料的反应性的玻璃组合物。在先技术文献专利文献专利文献I :日本特开2007-161569号公报专利文献2 :日本特开2009-46371号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题鉴于上述问题，本专利技术目的在于提供一种既具有适于密封固体氧化物型燃料电池的热膨胀系数、与构成固体氧化物型燃料电池的构成材料的反应性又低的玻璃组合物，并且提供适于密封固体氧化物型燃料电池的密封材料。解决技术问题的技术手段用于解决上述问题的涉及密封用玻璃组合物的本专利技术是用于密封固体氧化物型燃料电池的密封用玻璃组合物，其特征在于，换算成氧化物，所述密封用玻璃组合物具有以下组成比，SiO2 40质量% 55质量%、A1203 0质量% 5· O质量%、B203 0质量% 8· O质量％、MgO 20质量9Γ30质量％、CaO 10质量％ 24质量％，且MgO和CaO的合计为40质量％ 54质量％。此外，用于解决上述问题的涉及密封材料的本专利技术是用于密封固体氧化物型燃料电池的密封材料，其特征在于，含有包含玻璃组合物的玻璃粉末，其中，换算成氧化物，所述玻璃组合物具有以下组成比，SiO2 40质量9Γ55质量％、Al2O3 0质量°/Γ5. O质量％、B2O3 0质量9Γ8. O质量％、MgO 20质量9Γ30质量％、CaO 10质量％ 24质量％，且MgO和CaO的合计为40质量％ 54质量％。专利技术的技术效果本专利技术的玻璃组合物，由于以规定比例含有如上所述成分，因此具有适于密封固体氧化物型燃料电池的热膨胀系数，并且能够抑制与构成固体氧化物型燃料电池的构成材料的反应性。S卩，根据本专利技术能够提供适于密封固体氧化物型燃料电池的密封用玻璃组合物以 及密封材料。此外，优选本专利技术的玻璃组合物的玻璃软化点(Ts)和结晶化峰值温度(Tx)的差为90°C以上。由于具有这种优选构成而使烧结时流动性变好，因此容易进行密封作业。并且，对于本专利技术的密封材料，优选上述玻璃粉末的平均粒径为7 μ πΓ40 μ m,更加优选平均粒径为7 μ πΓ Ο μ m。通过调整到这种平均粒径，能够形成烧结行为恰当的玻璃粉末，并且可以防止由于过早开始结晶化而导致烧结时流动性不够以及烧结后的玻璃相在结晶化玻璃中所占比例变大。而且，对于本专利技术的密封材料，为了调整烧结该密封材料而形成的烧结体的强度和热膨胀系数，优选含有上述玻璃粉末的同时还含有陶瓷粉末，这种情况下，优选上述玻璃粉末在上述玻璃粉末和上述陶瓷粉末的合计含量中所占比例为95质量％以上、不足100质量％，上述陶瓷粉末所占比例为大于O质量％且在5质量％以下。通过含有这种陶瓷粉末能够容易地调整烧结后的烧结体(结晶化玻璃和陶瓷粉末的复合体)的强度和膨胀系数。具体实施例方式以下对本专利技术的密封用玻璃组合物和密封材料进行说明。作为本实施方式的密封材料，例如可以列举为，仅由粉碎了包含规定的密封用玻璃组合物的玻璃原片而得的玻璃粉末所构成的材料、或含有该玻璃粉末的同时还含有陶瓷粉末的材料。在能够付与烧结后的结晶化玻璃规定的热膨胀系数并能抑制烧结时与LSCF等的反应这点上，上述玻璃粉末由具有以下成分的玻璃组合物形成是很重要的。即，在本实施方式所涉及的密封用玻璃组合物中重要的是，换算成氧化物具有以下组成比，SiO2 40质量% 55质量%、A1203 0质量% 5· O质量%、B203 0质量% 8· O质量％、MgO 20质量％ 30质量％、CaO 10质量％ 24质量％，且其中MgO和CaO的合计为40质量％ 54质量％。以下对密封用玻璃组合物的各成分进行说明。 本实施方式的密封用玻璃组合物中，SiO2是玻璃网眼形成成分，对于在玻璃原片制造时提高玻璃的稳定性以及在粉末化后的烧结中生成CaO-MgO-SiO2类(透辉石等)高膨胀性的结晶来说，是有效的必要成分。主要析出CaO-MgO-SiO2类(透辉石等)和MgO-SiO2类(顽辉石、镁橄榄石等)结晶的玻璃组合物具有因烧结温度而引起的结晶相的相变少、结晶化后的玻璃强度稳定的趋势。另一方面，如果玻璃原片中析出结晶，则粉碎原片而得的玻璃粉末在密封烧结时较早开始结晶化，因此容易产生烧结开始后的初期组合物的流动性降低而妨碍流动、在烧结后的烧结体与密封对象之间形成空隙的问题，因此不优选。基于这种观点，在本实施方式的密封用玻璃组合物中SiO2含量被设定为上述范围，设定为上述下限值是因为，当SiO2含量不足40质量％时，有时存在在粉末化后的烧结中无法充分地生成CaO-MgO-SiO2类(透辉石等)高膨胀性结晶的问题。并且，如果SiO2含量不足40质量％，则CaO-MgO-SiO2类(透辉石等)、MgO-SiO2类(顽辉石、镁橄榄石等)相变少的结晶的析出不充分，其结果，有时容易引起与氧化物电极材料的化学反应。此外，设定为上述上限值是因为，当SiO2含量超过55质量％时，大量含有SiO2的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.24 JP 2010-0390861.一种密封用玻璃组合物，是用于密封固体氧化物型燃料电池的密封用玻璃组合物，其特征在于， 换算成氧化物，所述密封用玻璃组合物具有以下组成比=SiO2 40质量9T55质量％、Al2O3 0质量% 5. 0质量％、B2O3 0质量% 8. 0质量％、MgO 20质量% 30质量％、CaO 10质量9T24质量％、且MgO和CaO的合计为40质量％ 54质量％。2.根据权利要求I所述的密封用玻璃组合物，其特征在于， 换算成氧化物，所述密封用玻璃组合物具有以下组成比=SiO2 40质量9T52质量％、Al2O3 :0. 5质量% 5. 0质量％、B2O3 0质量% 8. 0质量％、MgO 20质量% 30质量％、CaO 10质量9T24质量％、且MgO和CaO的合计为40质量％ 50质量％。3.—种密封材料，是用于密封固体氧化物型燃料电池的密封材料，其特征在于， 所述密封材料含有由玻璃组合物构成的玻璃粉末， 其中，换算成氧化物，所述玻璃组合物具有以下组成比=SiO2 40质量9T55质量％、A...

【专利技术属性】
技术研发人员：赤松贵文，真弓祯隆，
申请(专利权)人：日本山村硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：