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大气等离子喷涂制备锰钴尖晶石涂层及其电导率*

2021-04-17邹建波刘太楷邓春明

材料研究与应用 2021年1期

邹建波,江 舟,文 魁,宋 琛,刘太楷,邓春明,刘 敏

1.中南大学材料科学与工程学院,湖南 长沙 410083;2.广东省科学院新材料研究所,现代材料表面工程技术国家工程实验室,广东省现代表面工程技术重点实验室,广东广州510650;3.广东工业大学材料与能源学院,广东 广州 510006

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)是一种能够把储存在燃料中的化学能转换成电能的装置,具有高效、清洁、模块化、燃料广泛、无噪音等诸多优点.它的主要组成部分有多孔阳极、离子电导的电解质、多孔阴极,而进行堆装时还需要连接体将多个单电池串联.SOFC连接体不仅要为阴阳极气体提供流动通道,还要隔离阴阳极气体,同时还要提供电流通道[1].随着SOFC技术的不断成熟及电解质材料制备工艺的进步,使电堆的运行温度可降低至600~800 ℃,因此金属材料成为代替传统陶瓷材料被广泛用作SOFC的连接体[2-4].铁素体不锈钢(Fe-Cr合金),由于其具有成本低廉、优异的抗氧化性能、热膨胀系数与SOFC其它组件热膨胀匹配良好等诸多优点,而作为平板式SOFC金属连接体被广泛研究[5-6],如SUS430,Crofer22 APU,X10CrA118和ZMG232等[7].

然而,在高温氧化环境下长期服役不锈钢连接体仍然会被氧化,在其表面形成一层氧化层,导致连接体界面电阻的增加,使电堆表现出明显的性能衰减.此外,不锈钢中的Cr元素在长期的高温环境下会向表面扩散,在阴极气氛下被氧化为Cr2O3及挥发性Cr(OH)6,其中挥发性Cr6+进入三相反应区会形成低活性相,导致阴极毒化,造成SOFC电堆性能衰减[8-11].因此,需要在不……

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