固体氧化物燃料电池(SOFC)是将化学能转换成电力的电化学装置。固体氧化物电解槽电池(SOEC)以反向的SOFC运行,并产生O.2和H.2气体。正在开发SOFC,用于广泛的应用,包括便携式电子设备,汽车,发电和航空学。SOFC的显着特征是全固结构和基于高温电化学反应的操作,从各种燃料产生清洁和有效的发电。两种不同设计,管状和平面的SOFC目前正在开发中。平面SOFCS提供了几种优点,如简单的制造和相对短的电流路径,导致功率密度更高和效率。然而,平面SOFC和SOECS需要密封密封。用于基于硼酸盐,磷酸盐和硅酸盐的各种玻璃和玻璃陶瓷用于SOFC密封件。预计硅酸盐玻璃将优于硼酸盐和磷酸盐玻璃作为密封材料。

平面SOFC和SOECS需要沿着每个电池的边缘以及堆叠和气体歧管之间的气密密封,以将燃料和氧化剂分开并含有燃料和氧化剂在一起并将电池组分在一起。SOFC和SOEC密封材料的要求严重严重,因为细胞将以600至1,000℃运转数千小时,其密封材料暴露于氧化和还原条件。

含有MgO,Cao,Al的季硅酸盐玻璃2O.3.和sio2已被确定为sofc和soec的密封材料。这些玻璃不含有害成分,如硼和碱金属。通过将这些组分熔合在一起,制备了该四系中有代表性的玻璃组分。这些季硅酸盐玻璃的性能适用于在这些设备的操作温度下作为密封材料使用。由于SOFC和SOEC的操作温度高于这些玻璃密封剂的软化点,用这些玻璃制成的密封剂将具有自愈性。

这些玻璃密封剂的物理,热,机械和电性能与其他SOFC和SOEC组分的材料相容:电解质,阴极,阳极和互连。

这项工作是由Glenn研究中心的Narottam Bansal完成的。

关于本发明的商业用途的咨询应解决NASA Glenn Research Center,创新伙伴关系办公室,ATTN:Steven Fedor,Mail Stop 4-8,21000 Brookpark Road,俄亥俄州克利夫兰44135。参见Lew-19100-1。


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本文首次发表于2014年6月号NASA技金宝搏官网术简介杂志。

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