本发明专利技术提供了一种制备固体氧化物燃料电池用密封垫的方法以及该方法中产生的废料回收再利用的方法。将密封材料的粉体配上分散剂、粘结剂、塑化剂和溶剂球磨混合后，经过筛网过滤和真空脱泡，进行流延并烘干，根据密封垫外围尺寸的要求对素坯进行裁剪，将多层素坯叠加对齐后在两侧依次垫上PET膜和不锈钢板，装入塑封袋进行抽真空塑封，然后放在热压机上进行热压，取出后裁剪成规定尺寸的密封垫。将裁剪后的废料进行收集，配上溶剂后进行球磨混合，可继续用于密封垫的制备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种固体燃料电池用密封垫的制备方法，尤其涉及一种制备所述密封垫的方法以及所述生产方法中产生的废料的回收再利用方法。
技术介绍
固体氧化物燃料电池(SOFC)是将化学能直接转化为电能的全固态发电装置。基于其所具有的能量转化效率高、对环境友好、对燃料适应性广、使用寿命长等优点，SOFC是一种具有广阔应用前景的能源利用方式。 SOFC的常见结构有管式和平板式，以及由这两种基本结构衍生出的其他结构。其中平板式SOFC以其制备工艺简单、生产成本低、装配成堆时程序简单等优点，是SOFC的研究热点。对于平板式SOFC而言，电池的密封是一项关键技术。在SOFC正常工作时，密封材料的主要作用有1)隔绝燃料气体和空气；2)将连接板和单电池等组件连接在一起构成电堆；3)保证连接板之间的电绝缘性，防止连接板电流短路。因此，密封材料必须满足的要求有1)在氧化和还原气氛下都具有较高的化学稳定性；2)与被封接材料之间有很好的化学相容性；3)与被封接材料的热膨胀系数匹配；4)与被封接材料的浸润性较好和较强的结合力；5)在SOFC的工作温度下，具有较高的长期热稳定性。除此以为，密封材料还必须生产成本低，适合批量生产，质量稳定可靠。目前对SOFC密封技术的研究主要有压密封和硬密封。压密封是采用“密封圈”的概念实现密封，通过压实填充于SOFC组件间的密封材料(如云母、柔性石墨等)达到密封目的。硬密封是指密封材料与SOFC组件之间是硬连接，封接后不产生塑性变形，不能做相对运动的密封。硬密封所采用的封接材料主要有玻璃、微晶玻璃、玻璃陶瓷等。目前常见的采用硬封接方法进行封接的材料成型方法主要有模具浇铸(如CN1812159A、CN101651188A、CN1494176A)，流延(如 CN102386345A、CN101079476A、CNlOl 174677A)，滚压成型(如 CN1465647A、CN1599092A、CN1884423A)，浆料涂敷法(如CN1234617A、CN101075665A、CN101174677A),以及喷涂等。这些成型方法各有优缺点。例如，浆料涂敷法并不适宜大面积批量生产，原因在于大面积涂敷浆料时的厚度均匀性不易控制。对于模具浇注法，由于需要根据尺寸事先定制特定的模具，尺寸变更一般必须变更模具，提高了成本。对于流延法而言，生产工艺简单，成本低廉，适合批量生产。但在针对制备平板式SOFC密封垫时，原料的浪费较严重。原因在于，在实际使用时，密封区域一般只需要在电池的周边，密封垫的形状大多为环状，在对流延干燥后的素坯进行裁剪时，中心部分区域会被抠除，这就导致很大一部分原料被浪费。另外，在轧膜，滚压成型等方法也会遇到类似情况。迄今为止，尚未发现对于裁剪后的废料进行回收再利用的专利报道。对废料进行回收时，可能出现的问题是与原始粉体相比，废料中的粉体经过了球磨分散，热压，流延烘干等步骤后，其粉体粒径分布和堆积情况发生了很大变化。如何保证使用废料制备密封垫与使用原始粉体制备密封垫时的一致性，是要经过严格控制的。否则，在封接过程中，密封垫的升温收缩性质会发生很大变化，容易导致封接失败。在将密封垫和被封接的电池组件装配完成后，经过热处理步骤进行封接。在升温过程中，由于密封垫中的有机添加剂被燃烧，密封基体本身也会有烧结收缩。当收缩率过大时，密封垫容易收缩断裂，导致封接失败。专利CN101079476A提到，在装配前对密封垫进行预压，提高粉体的堆积密度，可以提高封接成功率。但同样提到，过大的预压压力可能造成密封垫从压机上取下出现困难的问题。另外，为达到良好的密封效果，密封垫需要具备一定的厚度，同时厚度均匀。在流延成型中，当流延厚度超过一定范围时，素坯的厚度均匀性不易控制。必须采用流延适当厚度的密封垫素坯，再用多层素坯叠层热压，进而得到所需厚度的厚素坯的方法，才可以规避以上问题。
技术实现思路
基于现有的技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种平板式SOFC用密封垫的制备工艺，目的在于解决流延法制备密封垫时原料利用率过低，浪费严重的问题；解决密封垫由于干燥时间的限制导致生产效率受制于流延台面长度的问题；解决密封垫在热处理过程 中收缩率过大导致封接成功率过低的问题；解决厚密封垫制备时均匀性的问题。为了实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案来实现选用合适的溶剂、分散剂、有机粘结剂及塑化剂依次与密封材料粉体混合并球磨，经过滤及真空脱泡，获得固含量高的稳定浆料；在流延浆料时，将浆料倾倒在PET底膜表面，随着PET底膜的带动向前，配以加热步骤，以保证浆料到达流延台面末端时已完全烘干，然后与PET底膜一起卷起来；先按照被密封电池组件的外围尺寸，对流延素坯进行切割，将素坯多层叠加对齐，在素坯两侧垫上PET膜和不锈钢板，然后放入塑封袋中抽真空处理，再放在热压机上，在一定的温度和压力下进行热压，并保压一段时间；取出后根据密封要求的具体尺寸再进行裁剪，即可得到供实际使用的密封垫。本专利技术第一个方面是提供一种制备固体氧化物燃料电池(SOFC)用密封垫的方法，所述方法包括如下步骤 步骤1，将密封材料粉体与A/B混合溶剂、分散剂混合后球磨，得到浆料； 步骤2，将步骤I中所述浆料与粘结剂和塑化剂混合后球磨； 步骤3，将步骤2中所得浆料经6(Γ200目筛网过筛、真空脱泡，倾倒在PET底膜上进行流延，并由PET底膜带动向前，其中流延过程中浆料厚度控制在O. Γ0. 3mm，流延台面被加热至45 85°C，去除PET底膜得到素坯； 步骤4，将至少一层素坯叠加对齐，进行热压，其中，热压压强为l(T50MPa，温度为50 90°C，保压时间为l(T20min。步骤5，将热压后的素坯根据密封要求的具体尺寸进行裁剪，即得到可实际使用的密封垫。步骤I中，A为芳香烃溶剂，优选为苯、烷基苯、卤代苯中的任意一种或几种，如甲苯、二甲苯、氯苯等,最优选为二甲苯。B为Rl-C(0)_0-R2所表示的酯，其中，Rl和R2可以相同或不同，并分别独立地选自CfC5的烷基，所述烷基可以是直链或支链烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基，B的具体举例如乙酸乙酯、乙酸丁酯，最优选为乙酸丁酯。其中，A与B的质量比为1:0. 5 2。步骤I中，所述分散剂可以是无机分散剂，但优选为有机分散剂，如十二烷基硫酸钠、纤维素衍生物(甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素)，脂肪酸聚乙二醇、硬脂酸甘油酯、聚乙二醇等。步骤I中，密封材料粉体与A/B混合溶剂、分散剂的混合物中，A/B混合溶剂重量百分比优选为l(T40wt%，分散剂重量百分比优选为l 10wt%。步骤I中，所述球磨优选为选用滚筒式球磨机，球磨过程中，转速优选为60 200rpm，球磨时间为2 12h。步骤2中，粘结剂选自纤维素衍生物(如羧甲基纤维素钠、羟丙基纤维素、甲基纤维素、以及纤维素)、动物胶(如明胶)、合成树脂粘结剂(如丙烯酸树脂、环氧树脂、聚醋酸乙 烯酯)中的任意一种或几种。步骤2中，所述塑化剂可以是邻苯二甲酸酯(如DBP、DOP、DIDP)、脂肪族二元羧酸酯(如己二酸二辛酯、癸二酸二辛脂)、环氧化合物(如环氧大豆油、环氧油酸丁酯)、合成树脂增塑剂(如聚己二酸丙二醇酯)、氯化石蜡中的任意一种或几种。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备固体氧化物燃料电池用密封垫的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，将密封材料粉体与A/B混合溶剂、分散剂混合后球磨，得到浆料；其中，A为芳香烃溶剂，B为R1?C(O)?O?R2所表示的酯，R1和R2分别独立地选自C1~C5的烷基；步骤2，将步骤1中所述浆料与粘结剂和塑化剂混合后球磨；步骤3，将步骤2中所得浆料经60~200目筛网过筛、真空脱泡，倾倒在PET底膜上进行流延，并由PET底膜带动向前，其中流延过程中浆料厚度控制在0.1~0.3mm，流延台面被加热至45~85℃，去除PET底膜得到素坯；步骤4，将至少一层素坯叠加对齐，进行热压，其中，热压压强为10~50MPa，温度为50~90℃，保压时间为10~20min。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴昊，曾凡蓉，钱继勤，王绍荣，占忠亮，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：
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