[發(fā)明專(zhuān)利]用于分散玻璃組合物的有機(jī)媒介物和分散方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410048577.X
• 申請(qǐng)日: 2014-02-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103979793A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·薩姆森;S·格拉貝;M·查令斯沃斯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 赫勞斯貴金屬北美康舍霍肯有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): C03C8/24
• 分類(lèi)號(hào): C03C8/24
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 李穎;林柏楠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明針對(duì)封接玻璃組合物，其具有玻璃或陶瓷顆粒和有機(jī)媒介物。有機(jī)媒介物包括溶劑和丙烯酸樹(shù)脂組分，并且優(yōu)選地具有至少約200kcPs并且不超過(guò)約1450kcPs的粘度。在一個(gè)應(yīng)用中，封接玻璃組合物可用于制造燃料電池組件。本發(fā)明還針對(duì)使用印花網(wǎng)版印刷技術(shù)將本發(fā)明的封接玻璃組合物涂覆至下伏襯底的方法。

背景

燃料電池是通過(guò)使燃料組分氧化來(lái)產(chǎn)生電流的裝置。燃料電池通過(guò)其電解質(zhì)組成來(lái)分類(lèi)。電解質(zhì)是含有帶電離子的物質(zhì)。固體氧化物燃料電池或“SOFC”含有固體氧化物或陶瓷電解質(zhì)。SOFC是有利的，因?yàn)槠涓咝А⒎€(wěn)定和廉價(jià)。然而，與其它類(lèi)型的燃料電池相比，其還在較高溫度下工作，導(dǎo)致其具有各種機(jī)械和化學(xué)相容性問(wèn)題。

一般而言，SOFC由包括陶瓷材料的各種層構(gòu)成。陶瓷在極高的溫度(即，500-1000℃)下變成電活性和離子活性的。在這些高溫下，氧還原成氧離子在燃料電池的陰極發(fā)生。離子經(jīng)由電解質(zhì)擴(kuò)散至陽(yáng)極，其中這些離子將燃料電化學(xué)氧化。兩個(gè)電子(以及水)作為副產(chǎn)物來(lái)釋放出。這些電子然后流過(guò)外部電路從而傳導(dǎo)電流。

燃料電池可以多種結(jié)構(gòu)來(lái)組裝。在平面設(shè)計(jì)中，電解質(zhì)材料夾在電極之間，并且所述結(jié)構(gòu)被組裝成平坦堆疊形式。將封接材料涂覆于各個(gè)堆疊之間以便防止燃料和氧化劑混合，并且使燃料電池層電絕緣。典型地，玻璃材料被用于封接組合物中，因?yàn)槠錇楦叨入娊^緣的并且可提供氣密密封。為了使得可能將玻璃或陶瓷以所需圖案分散至燃料電池層上，玻璃通常與有機(jī)媒介物混合。然而，因?yàn)榉饨硬Ａǔ１谎心コ杉?xì)微顆粒，所以產(chǎn)生具有較高固體含量并且提供理想分配或印刷特性的封接玻璃混合物是具有挑戰(zhàn)性的。

優(yōu)化封接組合物以使得其可使用印花轉(zhuǎn)移或注射器分配技術(shù)來(lái)容易地沉積至燃料電池層或襯底上的有機(jī)媒介物是合乎需要的。另外，提供呈干燥或“生坯(green)”狀態(tài)的具有足夠柔韌性和耐久性的封接玻璃組合物的有機(jī)媒介物也是合乎需要的。

概述

本發(fā)明提供封接玻璃組合物，其包括以封接玻璃組合物的100％總重量計(jì)的約30-95wt％玻璃或陶瓷顆粒，和約1-50wt％有機(jī)媒介物，所述有機(jī)媒介物包括丙烯酸樹(shù)脂組分和溶劑。組合物優(yōu)選地具有至少約200kcPs并且不超過(guò)約1450kcPs的粘度。本發(fā)明的封接玻璃組合物可在用于形成燃料電池組件中的封接層的印花轉(zhuǎn)移工藝中使用。封接玻璃組合物提供用于印花轉(zhuǎn)移工藝中的良好柔韌性和生坯強(qiáng)度。

本發(fā)明還提供將封接玻璃組合物涂覆至襯底的方法，其包括以下步驟：提供具有以釋放劑涂布的前表面的支撐薄片，根據(jù)預(yù)先確定的圖案將封接玻璃組合物沉積至支撐薄片的前表面上，將封接玻璃組合物干燥以便形成封接玻璃組合物印花，將封接玻璃組合物印花從支撐薄片的前表面除去，并且將干燥封接玻璃組合物印花放置到金屬襯底上。在一個(gè)實(shí)施方案中，將封接玻璃組合物沉積至支撐薄片上是通過(guò)網(wǎng)版印刷來(lái)進(jìn)行。

本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種物品，其包括多個(gè)金屬襯底框架、多個(gè)封接玻璃層，其中每個(gè)金屬襯底框架被疊放在每個(gè)封接玻璃層的頂部上以便形成交替組件，并且m＝s+1且m≥2，其中m等于金屬襯底框架的數(shù)量并且s等于封接玻璃層的數(shù)量。

附圖簡(jiǎn)述

對(duì)本發(fā)明和其許多伴隨優(yōu)點(diǎn)的更全面了解將易于獲得，因?yàn)樵诮Y(jié)合附圖參考以下詳細(xì)描述時(shí)，可更好地理解本發(fā)明和其優(yōu)點(diǎn)，附圖中：

圖1A是以一定圖案印刷于支撐薄片上的示例性封接玻璃糊料(paste)的俯視圖；

圖1B是如圖1A所示的以一定圖案印刷于支撐薄片上的示例性封接玻璃糊料的橫截面視圖；

圖2是燃料電池層和封接玻璃組合物的說(shuō)明性堆疊的橫截面視圖；并且

圖3示出安裝于金屬襯底上的示例性燃料電池層的俯視圖，其中封接玻璃組合物根據(jù)一定圖案分配于金屬襯底上。

詳細(xì)描述

本發(fā)明針對(duì)用于分配玻璃或陶瓷顆粒的有機(jī)媒介物組合物。雖然不限于這類(lèi)應(yīng)用，但是這類(lèi)有機(jī)媒介物可并入用于形成燃料電池結(jié)構(gòu)的封接玻璃組合物中。用于這種應(yīng)用的所需媒介物具有某些特性，這些特性允許使用印花轉(zhuǎn)移或注射器分配方法將封接玻璃組合物容易地涂覆至下伏襯底。另外，有機(jī)媒介物提供的封接玻璃組合物在其生坯狀態(tài)下具有足夠柔韌性以使得它可從襯底上剝離，同時(shí)還提供焙燒之前的足夠“生坯強(qiáng)度”或耐久性，以便承受剝離和/或處置而不撕裂或破裂。