[发明专利]一种固体氧化物燃料电池密封垫的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种密封垫的制备方法，尤其涉及一种固体氧化物燃料电池密封垫的制备方法。

背景技术

平板性固体氧化物燃料电池堆的主要组成部分为：由电解质、阴极、阳极构成的单体电池，带有气体通道的金属连接体以及位于电池单体和金属连接体之间的密封材料，电池密封材料主要是实现燃料气与氧化气之间以及燃料气、氧化气与外界之间的隔离，它直接影响电池能否正常运行以及电池的性能，为确保固体氧化物燃料电池（SOFC）的正常工作，密封材料必须提供足够的气密性以免单电池与连接体以及其他组件的密封失败泄漏导致的混合爆炸，同时密封材料最好具备满足与相邻组件间的热膨胀系数匹配、好的化学兼容性、耐热循环以及长期稳定性好、制造成本低和可靠性高等特征。

玻璃、微晶玻璃类封接材料以其制备技术成熟、生产成本低廉，一直是 SOFC 密封的主要研究对象，现有技术中提到的密封材料的实施方法多采用涂覆、滚压、涂覆、流延、刷涂、喷射等，模具涂覆(如CN1812159A、CN101651188A、CN1494176A)，滚压成型（如CN1465647A、CN1599092A、CN1884423A)，浆料涂敷法（如CN1234617A、CN101075665A、CN101174677A），流延（如CN102386345A、CN101079476A、CN101174677A），这些成型方法各有优缺点。这些方法象涂覆、滚压、涂覆在小的密封面积的实施中简单方便，如单片小电池的测试、单独与电解质或连接板的封接，但当密封面积增大，特别是在电池堆中实施时，这些方法应用比较麻烦，质量控制很难，而且封接厚度不可控，这会极大地影响电池堆的电流收集，给电堆装配的成功率和功率的输出带来很严重的问题。对于流延法而言，生产工艺简单，成本低廉，适合批量生产。但在针对制备平板式SOFC密封垫时，原料的浪费较严重。原因在于，在实际使用时，密封区域一般只需要在电池的周边，密封垫的形状大多为环状，在对流延干燥后的素坯进行裁剪时，中心部分区域会被抠除，这就导致很大一部分原料被浪费，同时如果使用流延大片玻璃密封垫再裁剪就会有很多剩余的玻璃料要回收处理再使用，同时我们也知道玻璃浆料不宜煅烧回收使用，因为玻璃粉料反复煅烧会导致玻璃基封接材料易析晶及晶相易生长，因此，开发中低温下易于生产、节约原料且稳定性好的 SOFC 密封垫制备方法仍是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种固体氧化物燃料电池密封垫的制备方法，既节省了密封材料，又解决了多余料回收的问题。

本发明提供了一种固体氧化物燃料电池密封垫的制备方法，包括以下步骤；

步骤1，将密封垫的原料研磨混匀，密封垫的原料包括密封材料、分散剂、粘结剂、塑化剂和溶剂，其中，溶剂含量为10~40 wt%，分散剂含量为1~10 wt%，粘结剂含量为1~10 wt%，塑化剂含量为1~10 wt%；

步骤2，将步骤1获得的浆料过筛，脱泡处理；

步骤3，将步骤2处理后的浆料涂覆在模具上，干燥成型，制得密封垫。

优选地，步骤1中，密封垫的原料包含密封材料、分散剂、粘结剂、塑化剂和溶剂，其中，溶剂含量为10~40 wt%，分散剂含量为1~10 wt%，粘结剂含量为1~10 wt%，塑化剂含量为1~10 wt%，其余为密封材料。

优选地，步骤1中，密封材料与溶剂以及分散剂研磨混匀后，再加入粘结剂和塑化剂研磨混匀。

优选地，步骤1中，密封材料与溶剂以及分散剂在20-400转/分转速下球磨1～10h混匀。

优选地，步骤1中，密封材料与溶剂以及分散剂研磨混匀后，再加入粘结剂和塑化剂在100～500转/分转速下球磨2～12h混匀。

优选地，步骤2中，所述浆料经60~200目筛网过筛，真空脱泡处理。

优选地，步骤3中，构建所述模具的组件包括磁性金属外模、非磁性定型模和磁性金属内模，通过非磁性定型模将磁性金属外模和磁性金属内模定型后，再用磁铁定位磁性金属外模和磁性金属内模，然后去除非磁性定型模，得到所述模具。

优选地，步骤3中，将步骤2处理后的浆料涂覆在模具上，未完全干燥前去除模具，再干燥成型，制得密封垫。

其中，所述密封材料可以为玻璃或微晶玻璃等。

其中，所述溶剂可以为乙酸乙酯、乙酸丙酯或乙酸丁酯等，优选为乙酸丁酯等。

其中，所述分散剂可以选自丙烯酸树脂、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等。