Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Apr 2007)
Sinterización de vidrios del sistema RO-BaO-SiO<sub>2</sub> (R= Mg, Zn) para el sellado de SOFC
Abstract
Glasses of composition 50SiO2•30BaO•20ZnO, mol% (Zn1.5-50), 55SiO2•27BaO•18ZnO, mol% (Zn1.5-55), and 55SiO2•27BaO•18MgO, mol% (Mg1.5-55) present good properties for application in sealing planar solid oxide fuel cells with an intermediate temperature of operation (850ºC) (IT-SOFC). The sealing must take place on sintering the glass powder during the start-up of the cell between 700 and 850ºC. Further treatment at the operation temperature provokes the crystallisation of barium silicates with the subsequent increase of viscosity and seal rigidity. This work is a study of the sintering behaviour of these glasses using different heating rates and particle-size distributions of the glass powder in order to obtain dense and homogeneous seals. The glasses Zn1.5-55 and Mg1.5-55 with a particle size less than 63 μm heated at 2ºC/min reach final densities higher than 95%. A good agreement has been demonstrated between the measured sintering kinetics and those predicted with the sintering model of Clusters formation in the absence of concurrent crystallisation.<br><br>Los vidrios de composición molar 50SiO2•30BaO•20ZnO (Zn1.5-50), 55SiO2•27BaO•18ZnO (Zn1.5-55), y 55SiO2•27BaO•18MgO (Mg1.5-55) presentan buenas propiedades para su aplicación en el sellado de pilas de combustible de óxido sólido de configuración plana y temperatura de operación intermedia (850ºC) (IT-SOFC). El sellado debe producirse a través de la sinterización del polvo de vidrio, durante el arranque de la pila, a temperaturas entre 700 y 850ºC. El tratamiento posterior a la temperatura de operación da lugar a la cristalización de silicatos de bario con el consiguiente aumento de viscosidad y rigidez del sello. Este trabajo es un estudio del comportamiento de sinterización de estos vidrios utilizando diferentes velocidades de calentamiento y distribuciones de tamaño de partícula del polvo de vidrio, para la obtención final de sellos densos y homogéneos. Los vidrios Zn1.5-55 y Mg1.5-55 con un tamaño de partícula menor que 63 μm y tratados a 2ºC/min alcanzan densidades finales superiores al 95%. Por otra parte, se ha demostrado el buen acuerdo entre las cinéticas de densificación obtenidas experimentalmente y las predichas por el modelo de sinterización de formación de Clusters en ausencia de cristalización concurrente.
