SOFC密封材料熱循環(huán)性能研究.pdf

1、高溫密封一直以來都是制約固體氧化物燃料電池（SOFC）商業(yè)化的一個關(guān)鍵問題，在氣密性以不同材料和方式得到解決以后，SOFC密封材料的研究開始以密封材料的長期穩(wěn)定性、熱循環(huán)性能為主要內(nèi)容。本文在實驗室前期成功開發(fā)出Al2O3基密封材料的基礎(chǔ)上，選擇綜合性能較好的Al-Al2O3體系對其熱循環(huán)性能進行研究。
　　 流延成型的Al2O3基密封材料在不同載荷和通氣壓力下都表現(xiàn)出較好的密封效果。隨著Al含量的增加，Al2O3基復(fù)合密封材料

2、的密封效果得到了明顯提高。在熱循環(huán)條件下，通過漏氣率測量來評價Al2O3基密封材料的熱循環(huán)性能。在0.2MPa的外加載荷和3.5kPa的通氣壓力下，所有Al2O3基復(fù)合密封材料在熱循環(huán)過程中都保持了一個較低的漏氣率，低于0.04 sccm﹒cm-1。在熱循環(huán)過程中，Al2O3基復(fù)合密封材料的漏氣率有逐漸增大的趨勢，熱循環(huán)性能隨Al含量的增加而提高。Al含量為30％的ACS3樣品在經(jīng)歷了92次熱循環(huán)，漏氣率幾乎沒有明顯變化，表現(xiàn)出最好的熱

3、循環(huán)性能。
　　 微觀形貌觀察發(fā)現(xiàn)，Al的氧化和形變可以形成一種有利于密封的球形殼狀結(jié)構(gòu)。合理解釋了Al的添加對熱循環(huán)性能的影響。在連接體/密封材料/PEN的三明治結(jié)構(gòu)樣品中發(fā)現(xiàn)界面上出現(xiàn)了包括微裂紋、脫落、金屬連接體腐蝕等不同類型的漏氣通道。這些漏氣通道的產(chǎn)生是熱循環(huán)過程中應(yīng)力作用的結(jié)果，反應(yīng)了漏氣率隨熱循環(huán)過程逐漸增大的原因。
　　 本文還選擇綜合性能較好的Al2O3基復(fù)合密封材料進行了SOFC單電池和電堆的熱循環(huán)實