与高温气冷核反应堆耦合下的高温固体氧化物燃料电解池(SOEC)电解水蒸汽制氢是目前已知效率最高最先进的制氢技术之一,是有效利用核能的一种途径,因此是当前国际能源环保领域的热点课题和首选方案。此方法需要在高温下长期运行,且在系统开启和检修等运行环节中必然会遇到热循环和热疲劳,因此需要高性能的密封材料。选择Ba-Ca-Si-Al-B-La-O体系微晶玻璃作为研究对象,研究其制备和热处理析晶工艺。研究发现通过两步析晶法,获得了整体均匀析晶的微晶玻璃密封材料,在工作温度下热膨胀系数可达到11.5×10-6K-1,可与电解质、连接体等材料形成热匹配。该材料的软化温度约为763℃,在SOEC堆的工作温度下可实现密封。
研究了用于固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)密封材料的Ba-Ca-Si-Al体系的基本物理性能,及其与铁素体钢连接体界面稳定性的问题,重点研究该玻璃体系与连接体材料在氧化气氛下的界面反应情况。该体系密封材料的玻璃结晶温度在780℃左右,玻璃软化点约为750℃。在20～700℃内,基础玻璃的热膨胀系数均值为9.25×10~(-6)K~1,能很好满足密封SOEC的基本要求。在工作温度下,在氧化气氛下烧结3h后没有出现裂纹。在密封玻璃和连接体的界面两侧未发现明显地相互扩散的现象,在界面处没有扩散反应发生;在靠近界面的玻璃中有很多细小的BaAl_2Si_2O_8晶相生成,且随着保温时间的增加,该晶体含量有所增加,其起到了阻止界面两侧元素相互扩散的作用,提高了密封材料与连接体间界面的稳定性。
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