BCAS封接玻璃的性能研究及在大面积平板式SOFC单电池测试中的应用

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固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效、无污染、直接将化学能转化成电能的装置，主要有管式和平板式两种结构。平板式固体氧化物燃料电池(p-SOFC)以元件制造及装配简单、造价低廉和电流密度较高等特点优于管式固体氧化物燃料电池，但是平板式固体氧化物燃料电池还有许多技术问题需要解决，封接技术就是其中需要解决的关键性技术之—，因此封接材料的性能及其在单电池封接中的适用性显得尤为重要。
　　本论文通过淬火的工艺制备了用于平板式中温固体氧化物燃料电池封接的BCAS玻璃，并对该玻璃的热性能进行表征。通过差热分析(DTA)，热膨胀等分析测试手段获得BCAS玻璃的几个特征温度：转变温度Tg为534℃，软化温度Ts为728℃，起始析晶温度Tc为699℃。研究表明：在20~534℃之间，BCAS玻璃与YSZ电解质及Crofer22APU连接体材料的热膨胀系数相匹配。初始BCAS玻璃的热膨胀系数为11.4×10*6 K*1，经50h和100h热处理(750℃)后的热膨胀系数分别为11.3×10?*6 K*1、11.2×10*6 K?*1，热膨胀系数基本不变，这表明玻璃在电池工作温度下具有良好的热稳定性。
　　为了观察BCAS玻璃的析晶情况，对其进行长时间的热处理(750℃)，其中玻璃析出的晶相为BaSiO3, BaCaSiO4和BaAl2Si2O8。从热处理后的玻璃SEM图中可以得知，BCAS玻璃中的晶体结构为针状。玻璃在与电解质、阳极的封接界面结合紧密，并且经长时间热处理后不发生变化。
　　本文对使用BCAS玻璃封接的大面积单电池的电性能进行了测试。电池阴极层中LSM与YSZ的配比对电性能具有一定影响，测试结果表明LSM与YSZ质量比为6:4时电池的电性能相对较好。在单电池的测试过程中，随着电池运行时间的延长，电性能会出现一定程度的衰减，衰减率为6.1％。电池在经热循环后电性能也会衰减，衰减率为7.9%。并且随着热循环次数的增加，衰减率增大。电池在运行280h内，开路电压一直稳定在1.2V左右，这表明用于封接的BCAS玻璃具有良好的封接性，进一步说明BCAS玻璃能够很好的应用于平板式中温固体氧化物燃料电池的封接中。

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作者
程丹;
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作者单位

景德镇陶瓷学院;

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授予单位景德镇陶瓷学院;
学科材料学
授予学位硕士
导师姓名罗凌虹;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类燃料电池;
关键词
固体氧化物燃料电池; 封接玻璃; 单电池; 晶体结构; 热稳定性;

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