[发明专利]抗钠封接玻璃及其用途

说明书

本发明涉及一种基于SiO₂‑B₂O₃‑Na₂O‑Al₂O₃体系的抗钠封接玻璃(1)，其适用于制备与金属和/或陶瓷的封接件，所述封接玻璃基本不包含ZrO₂；以及一种金属或陶瓷与其它封接部件(2、3、4)的封接件，其使用了封接玻璃(1)，以及一种使用封接玻璃(1)作为固定材料的馈通装置(20)。

技术领域

本发明涉及一种抗钠封接玻璃，其能够用于制备与陶瓷、例如氧化铝(也称为Al₂O₃、氧化铝陶瓷或Al₂O₃陶瓷)和/或与金属和/或二者的组合的封接件。本发明还涉及所述抗钠封接玻璃的用途。抗钠封接玻璃是能够耐受特别是液钠和/或钠蒸气的封接材料，并因此适用于制备暴露于例如液钠和/或钠蒸气和/或其它侵蚀性钠化合物和/或包含钠的介质的封接件。

背景技术

例如，对于制备其中液钠和/或钠化合物被用作电解质或冷却介质的能量存储和能量产生单元，这种类型的抗钠封接玻璃是令人感兴趣的。这样的能量产生单元的例子为电化学池，诸如电池和核反应堆，优选以下种类的核反应堆：快增殖反应堆、快中子反应堆、钠冷却快堆和/或液态金属快增殖反应堆。可在这些反应堆中使用的封接玻璃能够方便地在如下技术部件中应用：在这些反应堆内和/或连接这些反应堆的并且与所述钠和/或钠化合物相接触的技术部件。这样的技术部件的例子优选为馈通装置，其被用于给例如在电泵中的传感器和/或致动器和/或电机供给电力和/或操纵信号。本发明所属的抗钠封接玻璃的另一应用领域为用于处置有毒材料的设备，其中在处理中可能产生钠化合物和/或钠蒸气和/或液钠。

近年来尤其是电化学存储和能量产生技术已赢得了相当大的兴趣。在这方面它能够在以下电移动领域被采用：在局部供电中被用作应急电力系统，以及主要由于可再生能源的增加的份额而用于稳定网络系统。

此处讨论了各种电池技术，锂离子电池(LIB)是其中讨论最多的。高温钠电池(钠β-电池、SBB)代表了电池的另一种类。其相对于LIB的优点是更高的能量密度和高能量效率。在通常大于250℃的高温下，SBB使用液钠作为负极。总体而言，这两种变化形式的区别在于：一个是钠硫电池(Na/S)，其使用硫作为正极。另一个是钠-金属氯化物电池，也称为ZEBRA电池，其使用金属氯化物、诸如氯化镍或氯化铁作为正极以及使用四氯铝酸钠(NaAlCl₄)作为液体电解质。两种类型的共同特征是它们使用由β-或β-Al₂O₃组成的钠离子导电膜以及由α-Al₂O₃组成的外壳部件，以及如果适合的话后者能够被额外地与金属盖相连接。本说明书中使用的术语“氧化铝”、或同义的氧化铝陶瓷或同义的Al₂O₃或同样同义的Al₂O₃陶瓷，优选包括如下具体形式：α-和/或β-和/或β-氧化铝。术语“氧化铝”的使用并不意味着对纯度以及由此Al₂O₃陶瓷中的Al₂O₃和/或所考虑组分的含量的任何限制。

由陶瓷、优选氧化铝制成的部件或另一金属部件之间的封接件代表了电化学池中的关键部件，因为其决定了使用年限。如果在该区域发生了泄露，液钠能够与空气接触，并开始燃烧。此处作为封接材料的封接玻璃的目的是实现在电池的整个使用年限内持续地气密封接。这能够优选通过所涉及的所有材料的热膨胀系数的良好顺应来实现，这使得封接件能够耐受操作状态，以及使得玻璃在其功能不被削弱的情况下仍具有非常良好的对所有活性组分的耐化学性。