CN110391430A - 一种熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法，包括以下步骤：1)对熔融碳酸盐燃料电池堆本体进行预处理；2)去除熔融碳酸盐燃料电池堆外侧的锈渣；3)将熔融碳酸盐燃料电池堆的一个进气口及两个出气口进行封堵，4)从另一个进气口向熔融碳酸盐燃料电池堆中通入空气，并查找熔融碳酸盐燃料电池堆密封面处的漏气点；5)配置密封浆料；6)将密封浆料均匀涂刷在漏气点处，使熔融碳酸盐燃料电池堆内形成负压，从而将密封浆料吸入从漏气点吸入密封面内，对漏气点进行烘干处理；7)转至步骤3)，当没有找到漏气点时，则完成熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复，该方法能够实现熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复。

Description

一种熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法
技术领域
本发明属于熔融碳酸盐燃料电池技术领域，涉及一种熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法。
背景技术
熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种工作于650℃的高温燃料电池，具有不需要贵金属作催化剂、燃料来源广、噪音低、污染物基本达到近零排放、发电效率高、可实现热电联供等优点，适合于百千瓦级至兆瓦级分布式电站或固定电站，具有良好的发展前景。
目前，MCFC在美国、德国、意大利、日本、韩国等作为分布式发电系统示范运行，应用效果较为良好，通过对美国、德国、意大利、日本、韩国等国家的MCFC运行状况来看，制约其进一步成本下降和商业化示范发展的主要因素在于其寿命，目前的基本寿命在30000～60000小时。
通过对熔融碳酸盐燃料电池发电过程的分析可以看出，影响熔融碳酸盐燃料电池寿命的因素主要有：1、镍基催化剂的寿命；2、熔盐电解质的挥发损失(包括电解质隔膜内熔盐电解质损失而引起的电池窜气以及密封面处电解质损失引起的电池堆漏气)；3、熔盐环境下双极板的腐蚀。为了延长熔融碳酸盐燃料电池的使用寿命，一般针对以上三个环节进行修复补救。
由于技术保密及技术封锁，我国在MCFC方面的研究还处于初级阶段。目前从事MCFC研究的单位主要有中国科学院大连化学物理研究所、中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司以及一些高等院校，在熔融碳酸盐燃料电池寿命延长方面主要集中在镍基催化剂的优化以及双极板防腐方面，在熔盐电解质挥发补救方面尚无相关的论述与著作，因此需要涉及一种方法，该方法能够实现熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法，该方法能够实现熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复。
为达到上述目的，本发明所述的熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法包括以下步骤：
1)对熔融碳酸盐燃料电池堆本体进行预处理；
2)打开熔融碳酸盐燃料电池堆的外壳保护罩，对熔融碳酸盐燃料电池堆的外侧进行清理，以去除熔融碳酸盐燃料电池堆外侧的锈渣；
3)将熔融碳酸盐燃料电池堆的一个进气口及两个出气口进行封堵，
4)从熔融碳酸盐燃料电池堆的另一个进气口向熔融碳酸盐燃料电池堆中通入预设压力的空气，并查找熔融碳酸盐燃料电池堆密封面处的漏气点，并对漏气点进行标记；
5)配置密封浆料；
6)将配置好的密封浆料均匀涂刷在漏气点处，通过真空泵从没有封堵的进气口抽取熔融碳酸盐燃料电池堆中的空气，使得熔融碳酸盐燃料电池堆内形成负压，从而将密封浆料吸入从漏气点吸入密封面内，当真空泵的负压稳定后，则关闭真空泵，对漏气点进行烘干处理；
7)转至步骤3)，当没有找到漏气点时，则完成熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复。
步骤4)中的预设压力的压力值小于等于0.5MPa。
密封浆料由熔盐电解质、水玻璃及LiAlO2粉末混合而成，其中，熔盐电解质、水玻璃及LiAlO2粉末的质量比为(2～3)：(1～2)：(1～2)。
密封浆料的熔点为650℃。
通过真空泵从没有封堵的进气口抽取熔融碳酸盐燃料电池堆中的空气，使得熔融碳酸盐燃料电池堆内形成负压，其中，负压压力小于等于0.5MPa。
步骤1)的具体操作为：将熔融碳酸盐燃料电池堆本体冷却降温至室温，其中，在降温过程中，将熔融碳酸盐燃料电池的阳极在氮气气氛进行保护，防止熔融碳酸盐燃料电池中的镍电极氧化。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法在具体操作时，对熔融碳酸盐燃料电池堆内部进行充气，检测熔融碳酸盐燃料电池堆密封面的漏气点，然后通过密封浆料均匀涂刷漏气点，并对熔融碳酸盐燃料电池堆内部进行抽气，使得密封浆料从漏气点吸入密封面内，最后进行烘干，即可完成熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复，有效解决MCFC电池堆由于密封面熔盐电解质挥发引起电池堆漏气而导致电池堆寿命降低的问题，在MCFC寿命延长及性能优化等方面具有重要作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例一
本发明所述的熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法包括如下具体步骤：
1)将熔融碳酸盐燃料电池堆本体冷却降温至室温，其中，在降温过程中，将熔融碳酸盐燃料电池的阳极在氮气气氛进行保护，防止熔融碳酸盐燃料电池中的镍电极氧化，其中，氮气的流入速度为10L/min，降温速率为10℃/min；
2)打开熔融碳酸盐燃料电池堆的外壳保护罩，对熔融碳酸盐燃料电池堆的外侧进行清理，以去除熔融碳酸盐燃料电池堆外侧的锈渣；
3)将熔融碳酸盐燃料电池堆的一个进气口及两个出气口进行封堵，
4)从熔融碳酸盐燃料电池堆的另一个进气口向熔融碳酸盐燃料电池堆中通入预设压力的空气，预设压力等于0.5MPa，并查找熔融碳酸盐燃料电池堆密封面处的漏气点，并对漏气点进行标记；
5)配置密封浆料；
6)将配置好的密封浆料均匀涂刷在漏气点处，通过真空泵从没有封堵的进气口抽取熔融碳酸盐燃料电池堆中的空气，使得熔融碳酸盐燃料电池堆内形成负压，其中，负压压力等于0.5MPa，从而将密封浆料吸入从漏气点吸入密封面内，当真空泵的负压稳定后，则关闭真空泵，对漏气点进行烘干处理；
7)转至步骤3)，当没有找到漏气点时，则完成熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复。
密封浆料由熔盐电解质、水玻璃及LiAlO2粉末混合而成，其中，熔盐电解质、水玻璃及LiAlO2粉末的质量比为3：1：1，熔盐电解质由Li2CO3与K2CO3组成，其中，Li2CO3的质量为熔盐电解质质量的62mol％。
实施例二
本发明所述的熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法包括如下具体步骤：
1)将熔融碳酸盐燃料电池堆本体冷却降温至室温，其中，在降温过程中，将熔融碳酸盐燃料电池的阳极在氮气气氛进行保护，防止熔融碳酸盐燃料电池中的镍电极氧化，其中，氮气的流入速度为10L/min，降温速率为10℃/min；
2)打开熔融碳酸盐燃料电池堆的外壳保护罩，对熔融碳酸盐燃料电池堆的外侧进行清理，以去除熔融碳酸盐燃料电池堆外侧的锈渣；
3)将熔融碳酸盐燃料电池堆的一个进气口及两个出气口进行封堵，
4)从熔融碳酸盐燃料电池堆的另一个进气口向熔融碳酸盐燃料电池堆中通入预设压力的空气，预设压力等于0.4MPa，并查找熔融碳酸盐燃料电池堆密封面处的漏气点，并对漏气点进行标记；
5)配置密封浆料；
6)将配置好的密封浆料均匀涂刷在漏气点处，通过真空泵从没有封堵的进气口抽取熔融碳酸盐燃料电池堆中的空气，使得熔融碳酸盐燃料电池堆内形成负压，其中，负压压力等于0.4MPa，从而将密封浆料吸入从漏气点吸入密封面内，当真空泵的负压稳定后，则关闭真空泵，对漏气点进行烘干处理；
7)转至步骤3)，当没有找到漏气点时，则完成熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复。
密封浆料由熔盐电解质、水玻璃及LiAlO2粉末混合而成，其中，熔盐电解质、水玻璃及LiAlO2粉末的质量比为2.5：1.5：1.5，熔盐电解质由Li2CO3与K2CO3组成，其中，Li2CO3的质量为熔盐电解质质量的62mol％。
实施例三
本发明所述的熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法包括如下具体步骤：
1)将熔融碳酸盐燃料电池堆本体冷却降温至室温，其中，在降温过程中，将熔融碳酸盐燃料电池的阳极在氮气气氛进行保护，防止熔融碳酸盐燃料电池中的镍电极氧化，其中，氮气的流入速度为10L/min，降温速率为10℃/min；
2)打开熔融碳酸盐燃料电池堆的外壳保护罩，对熔融碳酸盐燃料电池堆的外侧进行清理，以去除熔融碳酸盐燃料电池堆外侧的锈渣；
3)将熔融碳酸盐燃料电池堆的一个进气口及两个出气口进行封堵，
4)从熔融碳酸盐燃料电池堆的另一个进气口向熔融碳酸盐燃料电池堆中通入预设压力的空气，预设压力等于0.1MPa，并查找熔融碳酸盐燃料电池堆密封面处的漏气点，并对漏气点进行标记；
5)配置密封浆料；
6)将配置好的密封浆料均匀涂刷在漏气点处，通过真空泵从没有封堵的进气口抽取熔融碳酸盐燃料电池堆中的空气，使得熔融碳酸盐燃料电池堆内形成负压，其中，负压压力等于0.1MPa，从而将密封浆料吸入从漏气点吸入密封面内，当真空泵的负压稳定后，则关闭真空泵，对漏气点进行烘干处理；
7)转至步骤3)，当没有找到漏气点时，则完成熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复。
密封浆料由熔盐电解质、水玻璃及LiAlO2粉末混合而成，其中，熔盐电解质、水玻璃及LiAlO2粉末的质量比为3：2：2，熔盐电解质由Li2CO3与K2CO3组成，其中，Li2CO3的质量为熔盐电解质质量的62mol％。
实施例四
本发明所述的熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法包括如下具体步骤：
1)将熔融碳酸盐燃料电池堆本体冷却降温至室温，其中，在降温过程中，将熔融碳酸盐燃料电池的阳极在氮气气氛进行保护，防止熔融碳酸盐燃料电池中的镍电极氧化，其中，氮气的流入速度为10L/min，降温速率为10℃/min；
2)打开熔融碳酸盐燃料电池堆的外壳保护罩，对熔融碳酸盐燃料电池堆的外侧进行清理，以去除熔融碳酸盐燃料电池堆外侧的锈渣；
3)将熔融碳酸盐燃料电池堆的一个进气口及两个出气口进行封堵，
4)从熔融碳酸盐燃料电池堆的另一个进气口向熔融碳酸盐燃料电池堆中通入预设压力的空气，预设压力等于0.2MPa，并查找熔融碳酸盐燃料电池堆密封面处的漏气点，并对漏气点进行标记；
5)配置密封浆料；
6)将配置好的密封浆料均匀涂刷在漏气点处，通过真空泵从没有封堵的进气口抽取熔融碳酸盐燃料电池堆中的空气，使得熔融碳酸盐燃料电池堆内形成负压，其中，负压压力等于0.2MPa，空气通入的速度为5L/min，从而将密封浆料吸入从漏气点吸入密封面内，当真空泵的负压稳定后，则关闭真空泵，对漏气点进行烘干处理；
7)转至步骤3)，当没有找到漏气点时，则完成熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复。
密封浆料由熔盐电解质、水玻璃及LiAlO2粉末混合而成，其中，熔盐电解质、水玻璃及LiAlO2粉末的质量比为2：1：1，其中，密封浆料的熔点为650℃左右，熔盐电解质由Li2CO3与K2CO3组成，其中，Li2CO3的质量为熔盐电解质质量的62mol％。

Claims (6)

1.一种熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对熔融碳酸盐燃料电池堆本体进行预处理；
2)打开熔融碳酸盐燃料电池堆的外壳保护罩，对熔融碳酸盐燃料电池堆的外侧进行清理，以去除熔融碳酸盐燃料电池堆外侧的锈渣；
3)将熔融碳酸盐燃料电池堆的一个进气口及两个出气口进行封堵，
4)从熔融碳酸盐燃料电池堆的另一个进气口向熔融碳酸盐燃料电池堆中通入预设压力的空气，并查找熔融碳酸盐燃料电池堆密封面处的漏气点，并对漏气点进行标记；
5)配置密封浆料；
6)将配置好的密封浆料均匀涂刷在漏气点处，通过真空泵从没有封堵的进气口抽取熔融碳酸盐燃料电池堆中的空气，使得熔融碳酸盐燃料电池堆内形成负压，从而将密封浆料吸入从漏气点吸入密封面内，当真空泵的负压稳定后，则关闭真空泵，对漏气点进行烘干处理；
7)转至步骤3)，当没有找到漏气点时，则完成熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复。
2.根据权利要求1所述的熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法，其特征在于，步骤4)中的预设压力的压力值小于等于0.5MPa。
3.根据权利要求1所述的熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法，其特征在于，密封浆料由熔盐电解质、水玻璃及LiAlO2粉末混合而成，其中，熔盐电解质、水玻璃及LiAlO2粉末的质量比为(2～3)：(1～2)：(1～2)。
4.根据权利要求1所述的熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法，其特征在于，密封浆料的熔点为650℃。
5.根据权利要求1所述的熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法，其特征在于，通过真空泵从没有封堵的进气口抽取熔融碳酸盐燃料电池堆中的空气，使得熔融碳酸盐燃料电池堆内形成负压，其中，负压压力小于等于0.5MPa。
6.根据权利要求1所述的熔融碳酸盐燃料电池密封面受损的修复方法，其特征在于，步骤1)的具体操作为：将熔融碳酸盐燃料电池堆本体冷却降温至室温，其中，在降温过程中，将熔融碳酸盐燃料电池的阳极在氮气气氛进行保护，防止熔融碳酸盐燃料电池中的镍电极氧化。
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