[发明专利]一种用于高温燃料电池的蛭石密封材料

说明书

本发明公开了一种用于高温燃料电池的蛭石密封材料，主要由以下成分组成：化学膨胀蛭石为20～80％、热膨胀蛭石0～50％、滑石0～50％、玻璃纤维0～30％、氧化石墨烯0～5％、分散剂0～5％、硅氧烷0～5％。采用蛭石为主要原料，加入滑石，玻璃纤维，氧化石墨烯和助剂等制备成板材，可耐1000℃高温，具有密封和绝缘性能，可满足高温燃料电池的密封需求。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体是涉及一种用于高温燃料电池的蛭石密封材料。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高。因此燃料电池是一种节能环保的新能源技术。

由于其转化效率高，目前高温燃料电池(例如固体氧化物SOFC燃料电池)的研究日益兴起，这也对燃料电池的堆内密封提出了更高要求。SOFC燃料电池的工作温度普遍在650-1000℃，这对燃料电池的堆内密封材料提出了很高的要求，传统的橡胶和石墨密封材料已经无法使用。因此，现需要一种新型用于高温燃料电池的蛭石密封材料来解决这些问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于高温燃料电池的蛭石密封材料。

本发明的技术方案是:一种用于高温燃料电池的蛭石密封材料，主要由以下成分组成：化学膨胀蛭石为20～80％、热膨胀蛭石0～50％、滑石0～50％、玻璃纤维0～30％、氧化石墨烯0～5％、分散剂0～5％、硅氧烷0～5％。采用蛭石为主要原料，加入滑石，玻璃纤维，氧化石墨烯和助剂等制备成板材，可耐1000℃高温，具有密封和绝缘性能，可满足高温燃料电池的密封需求。

进一步地，所述热膨胀蛭石在使用前需进行预处理。通过对热膨胀蛭石进行预处理后，可以有效增强热膨胀蛭石的隔热效果，由于膨胀蛭石的用量为本发明密封材料的主要材料，通过预处理后的热膨胀蛭石与化学膨胀蛭石进行复混，满足耐热密封绝缘的性能同时，且进一步增强抗拉伸强度。

更进一步地，所述热膨胀蛭石的预处理方法具体包括以下步骤：

1)将热膨胀蛭石浸泡在占其体积倍数3～5倍的预处理液中，对其进行超声波处理，以促使预处理液进入热膨胀蛭石的晶层层间；其中，超声波功率为30～35kHz，超声功率密度为1000～1200W/m²；通过对热膨胀蛭石进行预处理液处理后，促使预处理液进入热膨胀蛭石的晶层层间，从而可以有效增强热膨胀蛭石的后续改性处理的效果；

2)将步骤1)处理所得热膨胀蛭石梯度升温至烘干完全，随后并将其研磨粉碎，自然降温至220～270℃并保温待用；

3)将步骤2)所得热膨胀蛭石粉末平铺至操作基板上，并喷洒2～3ml/g改性A液，待其降至常温后翻搅平铺，再以1～2ml/g改性B液进行均匀喷洒，并同时通过卤钨灯照射处理直至表面干燥，得到预处理后热膨胀蛭石。其中，平铺厚度保持在1～2mm，卤钨灯的照射功率为25～30W。通过对热膨胀蛭石进行改性处理后，可以有效增强热膨胀蛭石的隔热效果，通过预处理后的热膨胀蛭石与化学膨胀蛭石进行复混，满足耐热密封绝缘的性能同时，且进一步增强抗拉伸强度。

进一步地，所述预处理液由低碳醇、植物油、双氧水按质量比为2：1：7配制而成，其中双氧水的质量浓度为30～35％；所述改性A液由木质素、十二烷基苯磺酸钠、去离子水按质量比为2：2：15配制而成；所述改性B液由十二烷基苯磺酸钠、亚甲基蓝、聚丙二醇、去离子水按质量比为3：1：1：12配制而成。采用上述配比制成的预处理液与本发明处理方法配用效果最优，同时利用改性A液、改性B液对热膨胀蛭石进行二阶段改性，且与本发明处理方法进行适配，可显著提高与其他原材料复混后的各项性能。

进一步地，所述蛭石密封材料的制备方法包括以下步骤：