SOFC稀土改性Fe-Cr合金連接體NiMn2O4涂層的制備及性能研究.pdf

1、隨著固體氧化物燃料電池（SOFC）技術(shù)的進(jìn)步，其工作溫度從1000℃逐步降低到600~800℃，使合金連接體材料替代傳統(tǒng)陶瓷連接體材料變?yōu)榭赡堋５辖疬B接體在高溫氧化氣氛下氧化層快速生長(zhǎng)，且基體Cr揮發(fā)會(huì)在陰極產(chǎn)生“毒化”現(xiàn)象，使得電池堆性能大大降低。目前，解決合金連接體存在問題的主要方法是在合金表面開發(fā)導(dǎo)電性保護(hù)涂層。
　　本文采用新型稀土改性Fe-Cr鐵素體合金作為SOFC合金連接體材料，利用低成本溶膠-凝膠提拉法（sol-g

2、el）在其表面制備 NiMn2O4尖晶石涂層。研究從三個(gè)方面開展工作：第一、采用溶膠-凝膠法制備NiMn2O4尖晶石粉體材料并優(yōu)化相關(guān)實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)，為后續(xù)涂膜做準(zhǔn)備。第二、對(duì)稀土改性Fe-Cr鐵素體合金高溫氧化行為進(jìn)行研究，分析該稀土改性Fe-Cr合金作為SOFC連接體材料的可行性，并確定適合的基體預(yù)氧化工藝。第三、采用溶膠-凝膠提拉法在稀土改性Fe-Cr鐵素體連接體表面制備NiMn2O4涂層，并對(duì)涂層組織結(jié)構(gòu)以及高溫氧化、導(dǎo)電性能進(jìn)行

3、表征。
　　實(shí)驗(yàn)得到以下重要結(jié)論：
　　1、通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)(如配體種類、PH值、攪拌時(shí)間、攪拌速度、加熱溫度、干燥溫度和時(shí)間、燒結(jié)溫度等)，可以采用低成本的溶膠-凝膠法制備出結(jié)晶度好，顆粒度均勻的NiMn2O4尖晶石粉體材料；
　　2、稀土改性 Fe-Cr合金在650℃氧化48h時(shí)后，試樣表面可出現(xiàn)薄層氧化物質(zhì)Cr2O3，但氧化不嚴(yán)重，可作為基體預(yù)氧化工藝；合金在中低溫固體氧化物燃料電池工作溫度800℃空氣中氧化

4、0～168h的氧化速率常數(shù)僅為9.63×10-15g2·cm-4·s-1，是SOFC合適的連接體備選材料；
　　3、采用sol-gel法能夠在稀土改性Fe-Cr合金表面制備出結(jié)構(gòu)致密且與基體結(jié)合較好的 NiMn2O4涂層。與未施加涂層合金相比，施加 NiMn2O4涂層后合金在800℃空氣中氧化168h的氧化速率常數(shù)僅為3.05×10-15g2cm-4s-1，同時(shí)涂層保護(hù)合金還具有較低且長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的面比電阻，說明NiMn2O4尖晶石