本發(fā)明涉及固體氧化物電解池領域,具體而言,涉及一種含稀土的固體氧化物電解池密封材料及其制備方法。
背景技術:
1、固體氧化物電解池(soec)可將可再生能源電力高效轉化為氫氣或合成氣,助力能源存儲與碳中和。平板式soec充分利用空間可以輸出高電壓高功率,但是需要密封劑將燃料與氧化劑氣體分離來確保soec正常運行。但是,soec運行條件更苛刻,為了滿足soec商業(yè)化應用需要開發(fā)在濕還原氣氛下長時間運行保持化學穩(wěn)定及有良好密封的密封材料。
2、無堿/堿土密封體系cao-mgo-al2o3-sio2是一種比較理想的soec密封體系,其不易與水蒸氣反應生成容易揮發(fā)的氫氧化物,但是其主晶相透輝石是穩(wěn)定的疏松結構,還需添加玻璃改性劑改善其tec、降低其粘度、提高耐水蒸氣腐蝕性?,F(xiàn)有技術中,引入改性劑bao、b2o3、y2o3的玻璃陶瓷軟化溫度在850-1000℃,燒結溫度過高;引入na2o、k2o等堿金屬氧化物軟化溫度在500-800℃,但是其在高水蒸氣分壓(>50%?h2o)下會發(fā)生水合腐蝕導致氣密性失效。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供一種含稀土的固體氧化物電解池密封材料及其制備方法,用以克服現(xiàn)有技術中存在的至少一個技術問題。
2、一方面,本發(fā)明實施例提供一種含稀土的固體氧化物電解池密封材料的制備方法,包括:
3、設置稀土氧化物和玻璃陶瓷體系的預定質(zhì)量比范圍;
4、根據(jù)所述稀土氧化物和玻璃陶瓷體系的預定質(zhì)量比范圍,取質(zhì)量滿足要求的稀土氧化物和玻璃陶瓷體系;
5、將所述稀土氧化物加入玻璃陶瓷體系中并混合均勻,得到混合物;
6、對所述混合物進行高溫熔化及急速水冷后,得到玻璃纖維;
7、將所述玻璃纖維和特種溶劑按照預定比例均勻混合并脫泡后,進行絲網(wǎng)印刷,得到特定形狀的密封材料。
8、可選地,所述稀土氧化物與所述玻璃陶瓷體系的質(zhì)量比范圍為1%-20%。
9、可選地,所述玻璃纖維和所述特種溶劑的預定比例為1:1。
10、可選地,所述玻璃纖維和所述特種溶劑的預定比例為1.5:1。
11、可選地,所述玻璃纖維和所述特種溶劑的預定比例為2:1。
12、可選地,所述特種溶劑包括第一溶劑、粘結劑、分散劑和增塑劑。
13、可選地,第一溶劑、粘結劑、分散劑和增塑劑的比例為62:1:6:5。
14、可選地,稀土氧化物包括la2o3、sm2o3、ceo2、nd2o3、gd2o3、y2o3中的一種或幾種。
15、另一方面,本發(fā)明還提供一種含稀土的固體氧化物電解池密封材料,包含組分:玻璃纖維和特種溶劑;其中,
16、所述玻璃纖維包括稀土氧化物和玻璃陶瓷體系。
17、可選地,稀土氧化物包括la2o3、sm2o3、ceo2、nd2o3、gd2o3、y2o3中的一種或幾種。
18、本發(fā)明實施例的創(chuàng)新點包括:
19、本實施例中,通過引入稀土氧化物(如ceo2、y2o3),來調(diào)控熱膨脹系數(shù)(8-11ppm/℃)與化學穩(wěn)定性,使其能夠滿足soec高溫(700-900℃)、高水蒸氣分壓(>50%?h2o)的嚴苛運行環(huán)境,解決傳統(tǒng)含堿(na+/k+)或堿土金屬(ba2+)的密封材料因離子遷移、水合腐蝕導致的氣密性失效問題,同時將玻璃陶瓷粉末制備成密封材料應用于固體氧化物電解池,是本發(fā)明實施例的創(chuàng)新點之一。
1.一種含稀土的固體氧化物電解池密封材料的制備方法,其特征在于,包括:
2.根據(jù)權利要求1所述的含稀土的固體氧化物電解池密封材料的制備方法,其特征在于,所述稀土氧化物與所述玻璃陶瓷體系的質(zhì)量比范圍為1%-20%。
3.根據(jù)權利要求2所述的含稀土的固體氧化物電解池密封材料,其特征在于,所述玻璃纖維和所述特種溶劑的預定比例為1:1。
4.根據(jù)權利要求2所述的含稀土的固體氧化物電解池密封材料,其特征在于,所述玻璃纖維和所述特種溶劑的預定比例為1.5:1。
5.根據(jù)權利要求2所述的含稀土的固體氧化物電解池密封材料,其特征在于,所述玻璃纖維和所述特種溶劑的預定比例為2:1。
6.根據(jù)權利要求1所述的含稀土的固體氧化物電解池密封材料的制備方法,其特征在于,所述特種溶劑包括第一溶劑、粘結劑、分散劑和增塑劑。
7.根據(jù)權利要求6所述的含稀土的固體氧化物電解池密封材料的制備方法,其特征在于,第一溶劑、粘結劑、分散劑和增塑劑的比例為62:1:6:5。
8.根據(jù)權利要求1所述的含稀土的固體氧化物電解池密封材料的制備方法,其特征在于,稀土氧化物包括la2o3、sm2o3、ceo2、nd2o3、gd2o3、y2o3中的一種或幾種。
9.一種含稀土的固體氧化物電解池密封材料,其特征在于,包含組分:玻璃纖維和特種溶劑;其中,
10.根據(jù)權利要求9所述的含稀土的固體氧化物電解池密封材料的制備方法,其特征在于,稀土氧化物包括la2o3、sm2o3、ceo2、nd2o3、gd2o3、y2o3中的一種或幾種。