采用高温熔融法制备了Al2O3-SiO2-B2O3-Na2O系玻璃密封材料,研究了Al2O3含量对Al2O3-SiO2-B2O3-Na2O玻璃材料密封性能的影响。同时应用FactSage热力学软件对该材料体系进行了相转变计算,对密封材料成分和相组成进行了设计优化。通过实验研究了Al2O3含量对玻璃密封材料热膨胀系数的影响,并将该密封材料应用于CeO2基电解质固体氧化物燃料电池。结果表明,随着Al2O3含量从10 wt.%、20 wt.%增加到30 wt.%,玻璃密封材料的实际使用温度从700℃提高到780℃,热膨胀系数分别为11.25×10−6 K−1、11.21×10−6 K−1和11.15×10−6 K−1,与实验测得GDC电解质热膨胀系数10.94×10−6 K−1相近,密封材料的稳定性较高,且封接单电池后电池测试结果良好。

固体氧化物燃料电池是一种环境友好、发电效率高、不受卡诺循环限制的发电设备,有管式和平板式两种结构类型的电堆。平板式固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,简称SOFC)比管式结构消耗低,能量密度高,但是密封问题却阻碍了其发展,研究化学性质稳定、热稳定性好、热膨胀系数稳定的密封材料成为刻不容缓的课题。眼下以压缩密封、硬密封两种密封方式为主。通过总结目前SOFC密封技术的发展现状,对固体氧化物燃料电池的压缩密封材料如云母、Al2O3基以及硬密封材料如玻璃陶瓷等的研究进展进行了详细的阐述,并对SOFC密封技术的发展进行了展望。