固態氧化物燃料電池封裝用玻璃陶瓷高溫機械性質研究; High-Temperature Mechanical Properties of Glass-Ceramic Sealant for Solid Oxide Fuel Cells

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題名:	固態氧化物燃料電池封裝用玻璃陶瓷高溫機械性質研究;High-Temperature Mechanical Properties of Glass-Ceramic Sealant for Solid Oxide Fuel Cells
作者:	林志光
貢獻者:	機械工程學系
關鍵詞:	固態氧化物燃料電池;封裝接合劑;玻璃陶瓷;高溫機械性質;solid oxide fuel cell;sealant;glass-ceramic;high-temperature mechanical properties;機械工程類
日期:	2008-07-01
上傳時間:	2010-12-28 14:35:51 (UTC+8)
出版者:	行政院國家科學委員會
摘要:	面對傳統化石能源快速消耗、原油價格高漲、環保日趨嚴苛等情況，全球莫不積極探索及發展新的替代能源，並積極開發能源新利用的技術，以期能潔淨且有效地使用能源。燃料電池由於具有高能源效率、低環境污染、分散式電力來源等優點，是近年來各先進國家積極投入研發的重點項目之一。在現有已開發的燃料電池中，固態氧化物燃料電池（SOFC）屬於高發電效率的高溫型燃料電池（工作溫度範圍在650-1000oC），其中平板式SOFC具有較簡單的結構設計與製作成本、較高能源效率、較低工作溫度（800oC以下）等優點，成為目前全世界對SOFC研發的重點。平板式SOFC電池堆係由陽極、電解質及陰極三者合一燒結所形成的PEN板及不?鋼雙極連接板重複排列堆疊串聯而成，不同電池層及組件間的結合，需使用特殊的封裝接合劑來進行，此封裝接合劑對整個SOFC電池堆的工作效率與可靠度影響甚鉅，它必須在高溫工作環境下具備有效隔離且絕緣的基本功能，以滿足SOFC電池堆所需的氣密性及結構剛性，目前已開發適用於SOFC的封裝材質，主要為玻璃陶瓷。當SOFC系統電池堆在運轉使用時，隨著工作環境溫度的改變，由於不同組件間具有不同的熱膨脹係數值，加上溫度分佈的不均勻，因而會產生不可忽視的熱應力，使得熱應力成為評估平板式SOFC耐久性必須考慮的重要因素之一。封裝玻璃陶瓷除了扮演接合劑的關鍵角色，其對熱應力分佈的影響，也是需要被考慮的，尤其在高溫工作環境下，玻璃會出現黏彈性，因此對於封裝玻璃陶瓷的高溫機械性質作深入的分析探討，將可對設計高效率、高可靠度SOFC系統所需的熱應力分析與結構耐久性評估，提供具體有用的參考資訊。本研究將分三年有系統地探討封裝玻璃陶瓷的高溫機械性質、黏彈性質及其結合件之強度與介面破裂行為。第一年，主要針對結晶化程度對封裝玻璃高溫機械性質的影響，量測在不同溫度下，其應力─應變關係、彈性模數、機械強度、應力鬆弛、潛變等機械性質隨黏滯性變化的情形，並據以建立適用SOFC封裝玻璃陶瓷之黏彈性力學模式，以作為熱應力分析所需材料機械性質之依據。第二年，將對由封裝玻璃陶瓷與陶瓷電極板、金屬連接板三者結合而成的接合件試片，進行高溫機械測試，量測其接合件介面剪切強度及接合件的破裂阻抗，並建立適當的接合件破裂韌性分析模式。第三年，則對接合件試片進行固定與循環負荷下之抗剪切與抗破裂耐久壽命試驗，並建立適用之耐久壽命分析與評估模式。綜合三年的研究成果，將可建立一套完整的玻璃陶瓷封裝材料應用於SOFC的高溫機械性質及破損行為資料庫，除了做為學術研究參考之外，並對業界在設計SOFC電池堆結構時，能有實質的助益。研究期間：9608 ~ 9707
關聯:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
顯示於類別:	[機械工程學系] 研究計畫

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