Посмотреть текст статьи

ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ CAO/MGO НА СВОЙСТВА БАРИЙБОРОСИЛИКАТНЫХ СТЕКЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ГЕРМЕТИКОВ ДЛЯ ТОТЭ

THE EFFECT OF CAO/MGO CONTENT ON PROPERTIES OF BARIUM BOROSILICATE GLASS-CERAMIC SEALANTS FOR SOFCS

 

Жигачев Андрей Олегович, канд. физ.-мат. наук, Институт физики твердого тела РАН, Россия, г. Черноголовка, zhigachev@issp.ac.ru

Агаркова Екатерина Алексеевна, канд. физ.-мат. наук, Институт физики твердого тела РАН, Россия, г. Черноголовка, stepanova.ea@issp.ac.ru

Бредихин Сергей Иванович, докт. физ.-мат. наук, Институт физики твердого тела РАН, Россия, г. Черноголовка, bredikhin@issp.ac.ru

 

Andrey O. Zhigachev, candidate of physical-mathematical sciences, ISSP RAS, Russia, Chernogolovka, zhigachev@issp.ac.ru

Ekaterina A. Agarkova, candidate of physical-mathematical sciences, ISSP RAS, Russia, Chernogolovka, stepanova.ea@issp.ac.ru

Sergey I. Bredikhin, doctor of physical-mathematical sciences, ISSP RAS, Russia, Chernogolovka, bredikhin@issp.ac.ru

 

Аннотация. Для обеспечения надёжной и безопасной работы твердооксидных топливных элементов важным является газоплотное соединение между собой разнородных компонентов топливного элемента. Для этих целей используются герметики на основе стекла. В настоящей работе мы исследовали герметик системы SiO₂-BaO-CaO/MgO-B₂O₃-Al₂O₃ с меняющимся соотношением CaO/MgO, оценивали его применимость в качестве высокотемпературного герметика для топливных элементов. По результатам настоящего исследования, наиболее перспективным является герметик, не содержащий MgO, характеризующийся наилучшей комбинацией высокотемпературного поведения и структурой интерфейса герметик-сталь.

Annotation. Airtight joining of the components of solid oxide fuel cells is crucial for safe and reliable operating of the fuel cell batteries. Glass-based sealant systems are used for the purpose. The present study covers the behavior of SiO₂-BaO-CaO/MgO-B₂O₃-Al₂O₃ sealant with varying CaO/MgO ratio. The sealant was studied in terms of its applicability at high-temperature solid oxide fuel cells. According to the present study the MgO-free sealant was found to be the most promising for the application due to its combination of high-temperature behavior and structure of steel-sealant interface.

Ключевые слова: ТОТЭ, стеклокерамика, фазовый состав, температура размягчения.

Keywords: SOFC, glass-ceramics, phase composition, softening point

Литература:

1. U. Tulyaganov, A.A. Reddy, V. V Kharton, J.M.F. Ferreira, Aluminosilicate-based sealants for SOFCs and other electrochemical applications − A brief review, J. Power Sources. 242 (2013) 486–502. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.05.099.
2. Singh, T. Walia, Review on silicate and borosilicate-based glass sealants and their interaction with components of solid oxide fuel cell, Int. J. Energy Res. (2021).
3. A. Reddy, D.U. Tulyaganov, M.J. Pascual, V. V Kharton, E. V Tsipis, V.A. Kolotygin, J.M.F. Ferreira, Diopside–Ba disilicate glass–ceramic sealants for SOFCs: Enhanced adhesion and thermal stability by Sr for Ca substitution, Int. J. Hydrogen Energy. 38 (2013) 3073–3086. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.12.074.
4. Namwong, N. Laorodphan, W. Thiemsorn, M. Jaimasith, A. Wannakon, T. Chairuangsri, A barium-calcium silicate glass for use as seals in planar SOFCs, Chiang Mai J. Sci. 37 (2010) 231–242.
5. Li, J. Yang, D. Yan, P. Feng, J. Pu, Evaluation and Application of a Novel BaO—CaO—SiO2—CoO—B2O3 Based Glass-Ceramic Sealing Material for Solid Oxide Fuel Cells, J. Electrochem. Energy Convers. Storage. 14 (2017).

 References:

1. U. Tulyaganov, A.A. Reddy, V. V Kharton, J.M.F. Ferreira, Aluminosilicate-based sealants for SOFCs and other electrochemical applications — A brief review, J. Power Sources. 242 (2013) 486–502. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.05.099.
2. Singh, T. Walia, Review on silicate and borosilicate-based glass sealants and their interaction with components of solid oxide fuel cell, Int. J. Energy Res. (2021).
3. A. Reddy, D.U. Tulyaganov, M.J. Pascual, V. V Kharton, E. V Tsipis, V.A. Kolotygin, J.M.F. Ferreira, Diopside–Ba disilicate glass–ceramic sealants for SOFCs: Enhanced adhesion and thermal stability by Sr for Ca substitution, Int. J. Hydrogen Energy. 38 (2013) 3073–3086. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.12.074.
4. Namwong, N. Laorodphan, W. Thiemsorn, M. Jaimasith, A. Wannakon, T. Chairuangsri, A barium-calcium silicate glass for use as seals in planar SOFCs, Chiang Mai J. Sci. 37 (2010) 231–242.
5. Li, J. Yang, D. Yan, P. Feng, J. Pu, Evaluation and Application of a Novel BaO—CaO—SiO2—CoO—B2O3 Based Glass-Ceramic Sealing Material for Solid Oxide Fuel Cells, J. Electrochem. Energy Convers. Storage. 14 (2017).