论文摘要
高温密封一直以来都是制约固体氧化物燃料电池（SOFC）商业化的一个关键问题,在气密性以不同材料和方式得到解决以后,SOFC密封材料的研究开始以密封材料的长期稳定性、热循环性能为主要内容。本文在实验室前期成功开发出Al2O3基密封材料的基础上,选择综合性能较好的Al-Al2O3体系对其热循环性能进行研究。流延成型的Al2O3基密封材料在不同载荷和通气压力下都表现出较好的密封效果。随着Al含量的增加,Al2O3基复合密封材料的密封效果得到了明显提高。在热循环条件下,通过漏气率测量来评价Al2O3基密封材料的热循环性能。在0.2MPa的外加载荷和3.5kPa的通气压力下,所有Al2O3基复合密封材料在热循环过程中都保持了一个较低的漏气率,低于0.04 sccm﹒cm-1。在热循环过程中,Al2O3基复合密封材料的漏气率有逐渐增大的趋势,热循环性能随Al含量的增加而提高。Al含量为30%的ACS3样品在经历了92次热循环,漏气率几乎没有明显变化,表现出最好的热循环性能。微观形貌观察发现,Al的氧化和形变可以形成一种有利于密封的球形壳状结构。合理解释了Al的添加对热循环性能的影响。在连接体/密封材料/PEN的三明治结构样品中发现界面上出现了包括微裂纹、脱落、金属连接体腐蚀等不同类型的漏气通道。这些漏气通道的产生是热循环过程中应力作用的结果,反应了漏气率随热循环过程逐渐增大的原因。本文还选择综合性能较好的Al2O3基复合密封材料进行了SOFC单电池和电堆的热循环实验,并对电堆应用过程中发现的Al2O3基复合密封材料增厚问题设计了实验测量,根据Al的氧化带来的体积变化对这一现象进行解释。
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标签：固体氧化物燃料电池论文; 密封材料论文; 热循环论文;