2021. 9. 4. 14:02ㆍMaterial
Key Engineering Materials
Vol. 751, pp 455-460
(Abstract)
BaO-Al2O3-SiO2-B2O3(BaBS) 및 BaO-Al2O3-B2O3-ZN(BaBS-Zn) 시스템에서 적층형 고체산화물 연료전지(SOFCs) 실란트 글라스의 결정화를 X-ray diffractometer와 EDS장착 SEM으로 조사했다. 다른 온도(예: 550 및 590°C)에서 BaBS 유리의 핵 열처리가 결정화 거동에 미치는 영향도 연구했다. 글라스의 열팽창 프로필은 양쪽 글라스의 밀봉 온도가 낮음을 나타냅니다.
800°C에서 30시간 동안 실투된 모든 BaBS 유리 세라믹의 XRD 패턴은 Ba2Si3O8, Al2Si2O8, Ba3B2O6 및 일부 알려지지 않은 결정상이 발견되었고 실리콘 함량이 낮은 알려지지 않은 바륨 알루미늄 규산염의 결정 크기는 핵열 처리 온도에 따라 달라졌다. ZnO 함유 유리의 경우, ZnO는 유리의 열팽창 계수를 낮추고 바늘 모양의 바륨 아연 규산염 상을 실투시킨다. YSZ/BaBS-Zn 결정화glass 계면의 균열도 관찰되었습니다. ZnO 함유 결정화 유리에서 BaZnSiO4와 BaZn2Si2O7인 두 개의 바륨 규산염 상이 실투화되었다.
(서론)
연료 가스와 산소 간 전기화학적 반응을 통해 전기를 생성하는 적층형 고체산화물 연료전지(SOFC)는 600~1000℃의 온도 범위에서 작동한다. 열팽창계수(CTE)가 약 9.5-12 × 10^-6/°C인 유리 실란트는 SOFC 구성 요소를 단단히 밀폐하고 가스 누출을 방지하기 위해 필요합니다. 고체산화물 연료전지의 실란트 유리로 알칼리 free 바륨 규산염 붕산 유리 등이 사용된 것으로 알려졌다. 예를 들어, 유리의 점도를 낮추거나 유리 형성 범위를 늘리는 등 유리의 특성을 맞춤화하기 위해 ZnO가 실란트 유리에도 첨가되었습니다. 더욱이 규산 아연 상, 즉 Ba2ZnSi2O7 및 BaZnSiO4는 두 상 모두의 CTE 값이 각각 9.1과 10.4×10^-6/°C이기 때문에 결정화 유리 실란트의 유망 CTE가 허용 가능한 범위에 있게 할 수 있습니다. 이러한 CTE 값은 10~12×10^-6/°C인 Yittria 안정 지르코니아(YSZ) 고체 전해질의 CTE와 상응됩니다.
SOFC 글라스 실란트의 결정화는 항상 SOFC 작동 온도에서 이루어지며, 이 과정에서 연료 가스가 누출될 수 있습니다. 이는 결정화 유리 실란트 및 기타 SOFC 구성요소의 열팽창 불일치로 인해 결정화 유리 또는 접합 표면에 균열이 형성되기 때문입니다. CTE가 큰 바륨 크로메이트 상(BaCrO4)이 존재하는 경우 금속 인터커넥트와 유리 세라믹 사이의 접합 표면의 균열이 종종 관찰되었다. 열팽창 불일치는 결정화 유리 실란트에서 발생한 실투상의 CTE에 따라 크게 달라집니다. SOFC 결정화 유리 실란트에서 발견된 결정상의 CTE 값은 마인하르트 등 연구진에서 보고되었다. 미세구조, 결정화 운동학 및 결정상의 유형은 핵생성과 결정성장 조건(예: 온도 및 시간)에 따라 달라진다.
본 연구에서는 바륨 알루미늄 규산염 붕산 유리 및 ZnO 첨가 유리 실란트의 결정화를 조사하였다. 핵열 처리 온도와 ZnO 첨가가 결정화 거동에 미치는 영향을 관찰하고 논의한다. 두 유리의 CTE, 유리 전이 온도(Tg), 희석도 연화점(Td) 등 열 특성도 보고됐다.
