[發明專利]平板型固體氧化物燃料電池堆密封方法及其專用密封件

有效

• 申請號: 200710069012.X
• 申請日: 2007-05-25
• 公開（公告）號: CN101312239A
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 王蔚國;官萬兵;牛金奇;李方虎
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01M2/08
• 分類號: H01M2/08
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司
• 代理人: 袁忠衛

技術領域

本發明涉及一種燃料電池堆密封方法和相關密封件的技術領域。

背景技術

平板型的固體氧化物燃料電池堆中，單電池與連接件、單電池與其他組件的密封對于防止燃料和氧化氣體的泄漏，從而混合爆炸顯得尤為關鍵。高溫固體氧化物燃料電池在高溫運行過程中，單電池與金屬連接件和其他組件之間的密封要求具有相近的熱膨脹系數和化學相容性。因此，發明一種性能穩定、熱膨脹系數與單電池相近的復合密封方法具有重要的作用。

現有公開的專利，如CN?1825672A、CN?1649186A、CN?1494176A、CN?1599092A等所描述的密封方法有采用微晶玻璃、玻璃基體和陶瓷纖維組成的混合物等為密封材料。然而，現有的密封材料技術在固體氧化物燃料電池熱循環過程中，由于熱膨脹系數的不同和化學穩定性的不穩定，導致燃料電池運行過程中出現密封材料與密封部件出現間隙、密封材料表面剝落或電池開裂等問題。所以需要進一步改進和設計。

本發明所述用于固體氧化物燃料電池堆中單電池與不銹鋼連接件或其他元部件之間的密封，它是針對固體氧化物燃料電池單電池與不銹鋼連接件、單電池與其他組件之間密封的新方法。本申請人采用密封玻璃+噴涂+YSZ或LSM陰極粉末+固體氧化物燃料電池(Sealing?glass+Spray+NiO?or?LSM?powder+Solid?oxide?fuel?cell)作為關鍵詞檢索了美國的《金屬文摘》(Metals?Abstracts)、美國的《工程文摘索引》(EI)、我國的《中國期刊網》和《維普中文期刊數據庫》等科技文獻索引，均沒有查到完全相關文獻。申請人還檢索了美國專利文摘和歐洲專利文摘(EP&PCT)與《中國專利信息網》也沒有發現同類專利。

發明內容

本發明所要解決的首要技術問題是提供一種平板型固體氧化物燃料電池堆密封方法，它可大大提高密封材料的化學穩定性，并降低其熱膨脹系數至與被密封組件一致的程度，從而可極大減小固體氧化物燃料電池堆熱循環過程中的熱應力，促進密封和提高燃料電池壽命。

本發明所要解決的另一個技術問題是提供一種上述方法中專用密封件，促進密封和提高燃料電池壽命。

本發明解決上述首要技術問題所采用的技術方案為：一種平板型固體氧化物燃料電池堆密封方法，其特征在于采用密封玻璃作為密封基礎材料，NiO粉末為陽極涂層、LSM陰極粉末為陰極涂層原料，NiO粉末、LSM陰極粉末制成噴涂溶液，隨后根據需要噴涂于密封玻璃的側面，干燥后的密封材料用于電池堆中單電池與不銹鋼連接件或單電池與其他組件的密封。

作為優選，所述的密封玻璃的涂層厚度在5～15μm范圍，玻璃厚度在0.1～0.3mm范圍，便于在實際的平板型固體氧化物燃料電池堆密封上使用。

所述的噴涂溶液是采用40～60wt.％乙醇和60～40wt.％聚乙二醇作為溶劑，粉末粒子大小在4.5～10μm范圍，噴涂溶液的濃度為20～30wt％范圍，便于噴涂使用。

本發明解決上述另一個技術問題所采用的技術方案為：一種平板型固體氧化物燃料電池堆密封方法中專用密封件，其采用密封玻璃作為密封基礎材料，密封玻璃的側面分別涂有NiO粉末的陽極涂層或LSM陰極粉末的陰極涂層。

所述的密封玻璃的涂層厚度在5～15μm范圍，玻璃厚度在0.1～0.3mm范圍。

所述的粉末粒子大小在4.5～10μm范圍。

與現有技術相比，本發明的優點在于：采用上述密封方法，可大大提高密封材料的化學穩定性，并降低其熱膨脹系數至與被密封組件一致的程度，而熱穩定性的提高和熱膨脹系數的降低，可極大減小固體氧化物燃料電池堆熱循環過程中的熱應力，促進密封和提高燃料電池壽命，所以，采用經過NiO、LSM等粉末為噴涂原料噴涂過的密封玻璃為復合密封材料，可對固體氧化物燃料電池堆中單電池與不銹鋼連接件以及其他元部件之間的密封，并取得顯著實際效果。

附圖說明

圖1為固體氧化物燃料電池堆的局部切除透視圖，圖號為1，3，5，7—密封玻璃，4—密封隔板，2—單電池，6—不銹鋼連接件，兩個密封玻璃夾一個密封隔板組成密封組件，如3、4、5組成一個密封組件。

圖2為固體氧化物燃料電池堆中單電池與不銹鋼連接件密封示意圖；圖號為8-430不銹鋼連接件；9-涂層；10-密封玻璃；11-單電池。

圖3為復合密封材料局部放大示意圖，圖號為12—LSM涂層；13—密封玻璃；14—NiO涂層。

具體實施方式

以下結合實施例和附圖對本發明作進一步詳細描述。