專利名稱：一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熔融碳酸鹽燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
熔融碳酸鹽燃料電池的基本單元由陰極、電解質(zhì)和陽極構(gòu)成，要實現(xiàn)大功率的發(fā)電，需將每個單元通過串聯(lián)的方式連接起來，形成熔融碳酸鹽燃料電池堆。熔融碳酸鹽燃料電池一般采用平面結(jié)構(gòu)，電池之間的密封依靠熔融碳酸鹽的粘度以及一定壓力在雙極板之間形成一層濕密封，而這層密封需要很大的壓緊力，壓緊力過大對電極的強度也會產(chǎn)生影響，另外熔融的碳酸鹽會向下流入電池的氣體通道，最后在電池的進氣口或出氣口堆積而發(fā)生堵塞現(xiàn)象，因此大功率電池發(fā)電需要解決的關(guān)鍵問題之一就是每個電池單元之間的密封及雙極板氣孔被熔鹽堵塞的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料及其制備方法，該密封材料解決了電池單元之間的密封及雙極板氣孔被熔鹽堵塞的問題，對熔融碳酸鹽燃料電池的大功率發(fā)電提供了有效的保證。為了達到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料，由粘結(jié)劑和密封填充材料制成，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為(0.2 0.6) (0.8 0.4)；粘結(jié)劑由水玻璃和M-1071耐高溫?zé)o機粘合劑制成，水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為(0.4 0.6) (0.6
0.4)；密封填充材料由氧化鋯松散纖維/粉末、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維制成，其中氧化鋯松散纖維/粉末、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為1 (0.2 1.05) (0.4
1.2) (0. 4 1. 2)。所述的水玻璃、ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑在600 650°C時處于軟化狀態(tài)，粘性達至Ij 60 IOOPa · S/25°C?！N熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料的制備方法，包括以下步驟1)、將水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑在室溫下混合后加入蒸餾水，調(diào)制成濃度達到70 90%的粘稠狀粘結(jié)劑，水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為 (0. 4 0. 6) (0. 6 0. 4)；2)、將氧化鋯松散纖維/粉末、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維在無水乙醇下均勻研磨成粉末，粉末的粒徑為0. 1 5μπι，制成密封填充材料，其中氧化鋯松散纖維/粉末、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為1 (0.2 1.05) (0.4 1.2) (0. 4 1. 2)；3)、將步驟1)制備好的粘結(jié)劑和步驟幻制備好的密封填充材料混合，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為(0.2 0.6) (0.8 0.4)，研磨1 2小時，研磨功率為1. IkW 3kff/380V,轉(zhuǎn)速為450r/min，然后烘干，在輥壓機內(nèi)滾壓成密封片，然后裁剪為所需形狀。
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由于本發(fā)明的密封材料解決了電池單元之間的密封及雙極板氣孔被熔鹽堵塞的問題，使用本發(fā)明中的密封墊圈，使得電池間的不再發(fā)生漏氣現(xiàn)象，同時也減小了對電池堆的壓力要求，進一步使得制備的電極能很好的滿足實驗要求；同時使用密封墊圈，使得熔鹽不再想雙極板氣孔中流入，再沒有發(fā)生堵氣現(xiàn)象，故而對熔融碳酸鹽燃料電池的大功率發(fā)電提供了有效的保證。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做詳細描述。實施例1一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料，由粘結(jié)劑和密封填充材料制成，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為0. 2 0. 8 ；粘結(jié)劑由水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑制成， 水玻璃和^_1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為0.4 0.6;密封填充材料由氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維制成，其中氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為 1 0. 2 0. 4 0. 4。一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料的制備方法，包括以下步驟1 )、將水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑在室溫下混合后加入蒸餾水，調(diào)制成濃度達到70%的粘稠狀粘結(jié)劑，水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為 0. 4 0. 6 ；2)、將氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維在無水乙醇下均勻研磨成粉末，粉末的粒徑為0. 1 μ m，制成密封填充材料，其中氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為1 0.2 0.4 0.4;3)、將步驟1)制備好的粘結(jié)劑和步驟幻制備好的密封填充材料混合，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為0.2 0.8;研磨1小時，研磨功率為1. lkW，轉(zhuǎn)速為450r/min，然后烘干，在輥壓機內(nèi)滾壓成密封片，然后裁剪為所需形狀。這樣配置的粘結(jié)劑粘度達到60 · S/25°C，制得的密封材料較硬些，適合于做密封框。實施例2一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料，由粘結(jié)劑和密封填充材料制成，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為0. 2 0. 8 ；粘結(jié)劑由水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑制成， 水玻璃和^_1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為0.5 0.5;密封填充材料由氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維制成，其中氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為 1 0. 5 0. 8 0. 8。一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料的制備方法，包括以下步驟1)、將水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑在室溫下混合后加入蒸餾水，調(diào)制成濃度達到80%的粘稠狀粘結(jié)劑，水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為 0. 5 0. 5 ；2)、將氧化鋯松散粉末、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維在無水乙醇下均勻研磨成粉末，粉末的粒徑為2 μ m，制成密封填充材料，其中氧化鋯松散粉末、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為1 0. 5 0. 8 0. 8 ；
3)、將步驟1)制備好的粘結(jié)劑和步驟幻制備好的密封填充材料混合，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為0. 2 0. 8，研磨1. 5小時，研磨功率為1. lkW，轉(zhuǎn)速為450r/min，然后烘干，在輥壓機內(nèi)滾壓成密封片，然后裁剪為所需形狀。這樣配置的粘結(jié)劑粘度達到80 · S/25°C，制得的密封材料比實施例1的硬度小一些，適合于做密封墊片。實施例3一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料，由粘結(jié)劑和密封填充材料制成，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為0. 2 0. 8 ；粘結(jié)劑由水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑制成， 水玻璃和^_1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為0.6 0.4;密封填充材料由氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維制成，其中氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為1 1 1. 2 1. 2。一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料的制備方法，包括以下步驟1)、將水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑在室溫下混合后加入IOOg蒸餾水， 調(diào)制成濃度達到90%的粘稠狀粘結(jié)劑，水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為 0. 6 0. 4 ；2)、將氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維在無水乙醇下均勻研磨成粉末，粉末的粒徑為5 μ m，制成密封填充材料，其中氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為1 1 1. 2 1. 2 ；3)、將步驟1)制備好的粘結(jié)劑和步驟幻制備好的密封填充材料混合，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為0. 6 0. 4，研磨2小時，研磨功率為1. lkW，轉(zhuǎn)速為450r/min，然后烘干，在輥壓機內(nèi)滾壓成密封片，然后裁剪為所需形狀。這樣配置的粘結(jié)劑粘度達到100 6/251，制得的密封材料的硬度介于實施例1 和實施例2，性能最好。
權(quán)利要求
1.一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料，其特征在于由粘結(jié)劑和密封填充材料制成，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為(0.2 0.6) (0.8 0.4)；粘結(jié)劑由水玻璃和 ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑制成，水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為(0. 4 0.6) (0.6 0.4)；密封填充材料由氧化鋯松散纖維/粉末、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維制成，其中氧化鋯松散纖維/粉末、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為1 (0.2 1.05) (0. 4 1. 2) (0. 4 1. 2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料，其特征在于所述的水玻璃、ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑在600 650°C時處于軟化狀態(tài)，粘性達到60 IOOPa · S/25O。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料，其特征在于由粘結(jié)劑和密封填充材料制成，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為0.2 0.8;粘結(jié)劑由水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑制成，水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為 0.4 0.6;密封填充材料由氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維制成，其中氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為1 0.2 0.4 0.4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料，其特征在于由粘結(jié)劑和密封填充材料制成，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為0.2 0.8;粘結(jié)劑由水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑制成，水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為 0.5 0.5;密封填充材料由氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維制成，其中氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為1 0.5 0.8 0.8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料，其特征在于由粘結(jié)劑和密封填充材料制成，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為0.2 0.8;粘結(jié)劑由水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑制成，水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為 0.6 0.4;密封填充材料由氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維制成，其中氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為1 1 1.2 1.2。
6.一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)、將水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑在室溫下混合后加入蒸餾水，調(diào)制成濃度達到70 90%的粘稠狀粘結(jié)劑，水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為(0. 4 0.6) (0. 6 0. 4)；2)、將氧化鋯松散纖維/粉末、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維在無水乙醇下均勻研磨成粉末，粉末的粒徑為0. 1 5ym，制成密封填充材料，其中氧化鋯松散纖維/粉末、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為1 (0.2 1.05) (0.4 1.2) (0. 4 1. 2)；3)、將步驟1)制備好的粘結(jié)劑和步驟幻制備好的密封填充材料混合，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為(0.2 0.6) (0.8 0.4)，研磨1 2小時，然后烘干，研磨功率為1.Ikff 3kW/380V，轉(zhuǎn)速為450r/min，在輥壓機內(nèi)滾壓成密封片，然后裁剪為所需形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)、將水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑在室溫下混合后加入蒸餾水，調(diào)制成濃度達到70%的粘稠狀粘結(jié)劑，水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為0. 4 0.6 ；2)、將氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維在無水乙醇下均勻研磨成粉末，粉末的粒徑為0. Ιμπι，制成密封填充材料，其中氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為1 0. 2 0. 4 0. 4 ；3)、將步驟1)制備好的粘結(jié)劑和步驟幻制備好的密封填充材料混合，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為0.2 0.8 ；研磨1小時，研磨功率為1. lkW，轉(zhuǎn)速為450r/min，然后烘干， 在輥壓機內(nèi)滾壓成密封片，然后裁剪為所需形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)、將水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑在室溫下混合后加入蒸餾水，調(diào)制成濃度達到80%的粘稠狀粘結(jié)劑，水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為0. 5 0.5 ；2)、將氧化鋯松散粉末、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維在無水乙醇下均勻研磨成粉末，粉末的粒徑為2 μ m，制成密封填充材料，其中氧化鋯松散粉末、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為 1 0. 5 0. 8 0. 8 ；3)、將步驟1)制備好的粘結(jié)劑和步驟幻制備好的密封填充材料混合，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為0. 2 0. 8，研磨1. 5小時，研磨功率為1. lkW，轉(zhuǎn)速為450r/min，然后烘干，在輥壓機內(nèi)滾壓成密封片，然后裁剪為所需形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)、將水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑在室溫下混合后加入IOOg蒸餾水，調(diào)制成濃度達到90%的粘稠狀粘結(jié)劑，水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑的重量比為 0. 6 0. 4 ；2)、將氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維在無水乙醇下均勻研磨成粉末，粉末的粒徑為5 μ m，制成密封填充材料，其中氧化鋯松散纖維、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維的重量比為1 1 1. 2 1. 2 ；3)、將步驟1)制備好的粘結(jié)劑和步驟幻制備好的密封填充材料混合，粘結(jié)劑和密封填充材料的重量比為0.6 0.4，研磨2小時，研磨功率為1. lkW，轉(zhuǎn)速為450r/min，然后烘干， 在輥壓機內(nèi)滾壓成密封片，然后裁剪為所需形狀。
全文摘要
一種熔融碳酸鹽燃料電池的密封材料，由粘結(jié)劑和密封填充材料制成，粘結(jié)劑由水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑制成，密封填充材料由氧化鋯松散纖維/粉末、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維制成，其制備方法是先將水玻璃和ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑在室溫下混合后加入蒸餾水，調(diào)制粘稠狀粘結(jié)劑，再將氧化鋯松散纖維/粉末、云母粉、玻璃粉和玻璃纖維在無水乙醇下均勻研磨成粉末，制成密封填充材料，最后將制備好的粘結(jié)劑和制備好的密封填充材料混合，研磨，然后烘干，在輥壓機內(nèi)滾壓成密封片，然后裁剪為所需形狀，本發(fā)明的材料解決了電池單元之間的密封及雙極板氣孔被熔鹽堵塞的問題，對熔融碳酸鹽燃料電池的大功率發(fā)電提供了有效的保證。
文檔編號H01M2/08GK102244214SQ201110154319
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者張瑞云, 徐越, 李晨, 王保民, 程健, 許世森 申請人:中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司