燃料电池是一种直接将化学能转化成电能的装置,平板式固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,简称SOFC）被密封材料限制了发展。SOFC要求密封材料能够隔绝燃料气体与空气,与相邻组元热膨胀系数匹配,高温工作时化学性质稳定等。为了解决这些问题,本论文以Ce_0.8Gd_0.2O_1.9（简称GDC）电解质的中温SOFC作为技术背景,研究开发能够满足GDC电解质SOFC的密封材料。本实验用Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃-CeO₂体系为基础,分别以CaO、BaO和Na₂O作为添加剂（15%）进行筛选实验,测试其热膨胀系数与半球温度。三种添加剂的热膨胀系数分别为8.773×10^-6K^-1、8.017×10^-6K^-1和10.395×10^-6K^-1;半球温度分别为700℃、750℃和750℃。添加Na₂O热膨胀系数最大,选取Na₂O作为添加剂。以Al₂O₃-Na₂O-SiO₂-B₂O₃为基础体系,利用FactSage软件计算了Al₂O₃含量为10%、20%和30%时550⁸00℃体系相图。选取液相量为28%、37%、47%、53%和89%的密封材料进行单电池封接测试,28%的液相量无法使电池组件连接,89%的液相量由于流动性太强导致封接失效。37%、47%和53%的液相量均能实现良好的封接,单电池的开路电压分别能够达到0.92V、0.93V和0.96V。为了提高Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃-Na₂O-CeO₂体系的热膨胀系数,继续增加密封材料中Na₂O的含量,制备Al₂O₃含量分别为10%、20%和30%的密封材料。Na₂O的增加使密封材料的热膨胀系数增加到11.25×10^-6·K^-1,更接近GDC的热膨胀系数。随着Al₂O₃含量从10%增加到30%,密封材料的热膨胀系数从11.25×10^-6K^-1降低到11.15×10^-6K^-1,密封材料的使用温度从720℃升高到780℃。三种密封材料内部致密,封接后无元素扩散。选用Al₂O₃含量为30%密封材料进行单电池的测试其使用温度为780℃,热膨胀系数为11.15×10^-6K^-1。单电池开路电压能达到0.91V,功率密度最高能达到380mW/cm²,封接效果较好。为了找到更加符合GDC电解质SOFC的密封材料,在Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃-Na₂O-CeO₂体系的基础上,分别复合10%、20%和30%的CeO₂。CeO₂的加入在一定范围内调整了封接材料的热膨胀性能,热膨胀系数从复合10%CeO₂的11.30×10^-6K^-1提高到了复合30%CeO₂的11.45×10^-6K^-1,复合20%CeO₂的热膨胀系数为11.42×10^-6K^-1,都与GDC电解质的热膨胀系数12×10^-6K^-1更接近,适合该电解质的封接。密封材料的使用温度从复合10%CeO₂的720℃提高到了复合30%CeO₂的800℃,复合20%CeO₂的软化温度为760℃。三种复合密封材料在使用温度下都能与CeO₂能共存。因为复合30%CeO₂的密封材料在750℃以上时CeO₂太多会出现孔洞,选用在基体密封材料基础上复合20%的CeO₂单电池的测试,其使用温度为760℃,热膨胀系数为11.42×10^-6K^-1。电池的开路电压可以达到0.96V,功率密度最高能够达到384mW/cm^-2,复合密封材料封接效果较好。