新型固体氧化物燃料电池密封可以帮助将高效能源技术推向市场

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有固定和移动应用的巨大潜力。固定使用范围从住宅应用到发电厂。移动应用包括海上和太空船舶以及汽车的动力。除了电之外，当SOFC以反向模式作为固体氧化物电解槽运行时，可以通过分解水产生纯氢。

但是，SOFC存在缺陷 - 发电机组内部和之间的密封件的完整性。“密封问题是固体氧化物燃料电池商业化的最大问题，”弗吉尼亚理工大学材料科学与工程助理教授Peizhen(Kathy)Lu说。

所以她发明了一个解决方案。

SOFC由可在高达1,800华氏度(1,000摄氏度)的温度下运行的陶瓷材料组成，使用高温将氧离子与空气分离。离子通过晶格并氧化燃料 - 通常是碳氢化合物。化学反应产生电子，电子流过外部电路，产生电能。

为了为特定应用产生足够的能量，SOFC模块堆叠在一起。每个模块一侧有空气，另一侧有燃料，产生电子。许多模块堆叠在一起，为特定应用产生足够的功率。每个模块的隔间必须密封，并且堆叠中的模块之间必须有密封，这样空气和燃料不会泄漏或混合，从而导致效率损失或内部燃烧。

Lu发明了一种可用于密封模块和堆叠的新玻璃。她说，自愈合密封玻璃将为烟囱提供强度和长期稳定性。

到目前为止，能源部已经为Lu的SOFC和固体氧化物电解质电池研究提供了365,000美元的资金。“对于固体氧化物燃料电池来说，我们需要有一种燃料。由于副产品是水，氢气是你所能拥有的最清洁的燃料。但是，氢气的来源并不多，而且必须制造氢气。用于将水分解为氢气和氧气的固体氧化物电解器电池工艺是一种非常理想的方法，“Lu说。

“我们的兴趣是研究关键的材料问题，以便大量和低成本地实现发电和制氢，”Lu说，他的专长包括材料设计和材料合成与加工。

“发明的玻璃密封材料不含氧化钡，氧化钙，氧化镁和碱金属氧化物，此外还含有几乎不可察觉的少量氧化硼，”弗吉尼亚理工大学知识产权高级许可经理Mike Miller说。“这很重要，因为密封必须与不同的氧化物和金属电池组件在机械和化学上兼容，因为它们在室温和工作温度之间反复循环，”米勒说。

与她的研究相关的一篇文章，发表在2008年10月6日的“应用物理学报”上，是“高温密封玻璃的网络结构和热稳定性研究”，由Lu和Virginia Tech材料科学与工程博士生MK Egra的Mahapatra，Purba Medinipur，。

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