天然矿物制备IT-SOFC硼酸盐玻璃体系封接材料的研究

ｓ０ 一Ｂ 。 １ ３ ａ Ｏ 一Ｐ ０ —７ Ｏ作为 原材 料 淋 系研 ｉ ２ 一Ａ ２ 一Ｂ Ｃ ３ ｂ ２ ＿ ０ ， ｎ
究 的基础上 ， 制备 了性 能较好 的固体氧化物 燃料 电池封接材 料并对其粒 度分布 、 电阻率 、 热膨胀系 数 、 气密性 以及 高温浸
润性等性能进行了研究 。
Ｂ 、ｂ ２Ｚ Ｏ、 ｒ ｓ按 一定 比例称 量 （ ＰＯ 、ｎ Ｃ２ ， ０ 各组分质 量百 分比
分 别 为 ： ａ ｌ～２ ； ｉ ２ １ Ｃ Ｏ： ％ Ｓ Ｏ ： ５～３ ％ ； Ｏ： ０— ０ ； Ｉ ３ ０ Ｍｇ １ ２ ％ ＡＩ ： ２ ０
７ —１ ％ ； ＣＯａ２ —３ ％ ；ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ０３ １ —２ ％ ； ｂ ： ～ １ ％ ； ２ Ｂａ ：２ ５ Ｂ２ ： ０ Ｏ Ｐ ０２ ３ ５
Ｚ Ｏ： ％； ｒ ｓ１ ｎ ２～５ Ｃ ２ ：０—１ ％）总质 量为 ５ ｏ ， ０ ８ ， Ｏ ｇ 以乙酰丙酮为
溶剂将粉料混合 ， 分别将 配好 的悬浮液移入玛瑙球磨罐 内 ， 将 直径分别为 ３ ｍ 和 １ｍｍ 的玛瑙球 以 ６： 的数量比放入球 ｍ ０ ｌ 磨罐 内 ， 开动变频行 星式球磨 机（ 型号 ｘ Ｍ ， Ｑ 南京科析实验仪 器研究所） 进行球磨分散。 以转速约 １０ｐ ５ｒ ｍ进行球磨 ２ ， 以 ｈ再 转速约 ３０ ｍ进行球磨 ２ 。 ０ｒ ｐ ｈ 将球磨好的粉末放入坩锅 中， 升
收稿 日 ： １— ｏ ｌ 期 ２ １１－４ ０ ．
１ 实验 部 分
１１ 实 验 方 法 ．
分别以景德镇柳家湾白云石 （ 氧化钙 ３． 氧化镁 ２． ０％， ４ １％， ７ 二氧化碳 ４ ． ７ ％）和柳家湾 白土 （ ９ 氧化硅 ６ ． ％，氧化铝 ４ ５７ ０ ． ９％） ９ 及菱镁 矿 （ 氧化 镁 ４． ％， 氧化 碳 ５． ％） ７２ 二 ６ ２ ３ 和纤维硼 ８ 酸镁 石 （ ２￣ － ２ 为主 要原料 ， ＭｇＢＯｓＨ ０） 外加分析 纯粉末 Ｂ Ｃ ￣ ａＯ、
料、 工艺过程和 系统 集成等方 面的研 究与开发取得 了重大的 进展 。Ｓ Ｆ Ｏ Ｃ具有 管 式和 平 板式 两 种 结 构，其 中的 平板 式 ＳＦ Ｏ Ｃ由于具有功率密度 高 、 生产 成本低 等优点 ， 了广泛 引起 的关 注。 平板式 Ｓ Ｆ Ｏ Ｃ普遍使 用的 电解质 为 ８ ｏ 钇稳 定氧 ｍ１ ％ 化锆 （ ｓ 、 Ｙ ｚ）连接体为铁 素体不锈钢 。 平板 式 Ｓ Ｆ Ｏ Ｃ封接 材料 的作 用是 确保 Ｓ Ｆ Ｏ Ｃ在整个使 用过程 中阳极 的燃料 气体 和阴 极的氧气不发 生混合和泄漏 ， 其气密性 、 结性 、 对 粘 自身 的力 学、 电绝缘性与化学稳定性等具有很高的要求 ， 固定 电源， 作为 要求能够经受几 百次的热循环 ， 其寿 命必须超过 ４００ｈ￣ ００ ａ３ ｔ。 作为 移动 电源还必须具有足够高 的耐受热循环 、抗热震及抗 机械震动 的能力 ， 其寿命必须超过 ５ ０ ｈ并 能够 经受 ３ ０ ００， ００次 以上的热 循环 。 这对封接材料提 出了很高的要求 ， 封接材料 的好 坏与 电池性能 的直接相关 。 平板式 Ｓ Ｆ Ｏ Ｃ电池的产业化 技术瓶 颈在于密封。 由于封接材料 涉及专利技术 保护等方面 的问题 ， 因而对其报道 的数 据较少 ， 靠性也较差 。 可 文献对平 板式 Ｓ Ｆ Ｏ Ｃ封接材料的报道 主要集中在磷酸盐玻璃 硅酸盐玻 璃、 硼酸盐玻璃以及云母玻璃密封为基础 的体 系［ 。 ６ ， ７ １ 我们注意到 ： 在景德镇 传统陶瓷 制釉的天然原 料中往往 含有 一些微晶相 ， 这些微 晶相的存在对 釉的 （ 品相 等 ） 质有 性 着 重要 的影响 ，Ｏ Ｃ中的玻璃 封接材 料 与陶瓷釉 有许 多共 ＳＦ 同的性质 。通过这种关联 ￣－能开发 出一类新 型的玻璃封接 ｆ． ｊ － 材料 。 本文采用产 自景德 镇的天然传统 制釉 原料 ， ｓ— （ 在 ｉＢ 以
关键 词 封接 ； 天然矿物 ；ＯＦ 景德镇 Ｓ Ｃ； 中图分类 号：Ｑ１ ４７ 文献标识码 ： Ｔ ７ ．５ Ａ
０ 引 言
固体 氧化 物燃 料 电池（ Ｏ Ｃ） Ｓ Ｆ 具有 能量转化效率高 、 环境 友好 、 用燃料范围广 、 适 寿命长等一 系列优点 ， 被认为是 ２ 世 ｌ 纪的绿色能源。 近年来 ， 界各主要工业 国在 Ｓ Ｆ 世 Ｏ Ｃ的关键材
中国陶瓷工业 ２１ ０ ２年 ２月 第 １ ９卷第 １ 期
ＣＨＩ ＣＥＲＡＭ Ｉ Ｉ ＮＡ Ｃ ＮＤＵＳＴＲＹ
Ｆ ｂ ２ １ １１ ． ｅ ． ０ ２ Ｖｏ ． ９ Ｎｏ． １
文章 编号 ：０ ６ ２ ７ （０２ ０ — ０ １ ０ １０ — ８４ ２ １ ）１ ０ ０ — ５
８ ０Ｃ的渗 漏速 率分 别为 ６ ０￣ ． ０ ６×１ ｍｂｒ１ｓｏ ８ Ｘ１ ａ・ ・ ｌ 。高温浸润性研究表明 ， ａ・ ・ ｔ 和 ． ０ ｍｂｒ１ ｓｃ － ｍ－ ２ －ｍ一 封接材料玻璃粉与
电解质 ＹＳ Ｚ具有 良好的附着性 并可防止封接材料 出现的流散现 象。 所制备的封接材料玻璃粉达到了 Ｓ Ｃ封接的要 求。 ＯＦ
天 然 矿 物 制备 Ｉ— ０Ｆ Ｔ Ｓ Ｃ硼 酸盐 玻 璃体 系封 接 材 料 的研 究
苏 蕙 吴也凡
（ 镇 陶瓷学 院 ， 景德 江西 景德 镇 ３ ３０） ３ ０１
摘 要 以天然制 釉原料制备 了Ｓ Ｃ玻璃粉封接材料。ＸＲ 测试表 明 ， ＯＦ Ｄ 封接材料 中存在 少量的 ＳＯ： ｉ 相和 Ｂ Ａ２ｉ 相。阻抗 ａ１ ２ Ｓ０。 测试表 明， 电阻随温度升 高而减 小， 其 阻抗值 均在 １ ０￣ ・ｍ２ ０～１５／ ｃ 范围 内， 具有相 当高的绝缘性 能。从 Ａｒ ｅｉ ｒ ｎ ｓ曲线 求 ｈ ｕ 得相 应的活化 能为 １ １ ｋ／ ｌ 热膨胀测试表 明， ０ ． Ｊ ｍｏ。 ２ 其热膨胀 系数 （Ｅ 为 １ ． Ｔ Ｃ） Ｏ３ ４×１ － 。 ０６ 一 所封装的 Ｙ Ｚ气室在 ７ ０ ｝ Ｓ ５＂ Ｃ和