高能微弧合金化Co-Mn復(fù)合氧化物涂層在SOFC連接體上的應(yīng)用及性能分析.pdf

1、隨著全球能源需求日益增加，可替代能源技術(shù)成為了研究熱點，如燃料電池。固體氧化物燃料電池（SOFC）的優(yōu)點有能量轉(zhuǎn)化效率高、污染低及燃料適應(yīng)性廣，并且既可以應(yīng)用在移動電源上也可以應(yīng)用在固定電站中。較高的材料成本及有限的使用壽命仍然阻礙著SOFC的廣泛使用。
　　為了產(chǎn)生足夠大的電壓，人們使用連接板將平面SOFC連接成電池堆。連接板既分隔又連接每一個電池單體，其作用為分離氣流和導(dǎo)通電流。對于工作在800℃以下的SOFC，金屬合金被選擇

2、作為連接板材料，尤其是鐵素體不銹鋼。為了提高表面導(dǎo)電性能并顯著降低不銹鋼中Cr的揮發(fā)，人們開始探究陶瓷涂層。另外，涂層的熱膨脹系數(shù)必須與電池其他組件相匹配，并且與電極與密封材料相兼容。當(dāng)前，最具潛力的涂層為(Co,Mn)3O4尖晶石，該涂層已通過各種技術(shù)被制得，并且厚度、成分及微觀結(jié)構(gòu)都有所差異。
　　本文首先采用高能微弧合金化技術(shù)（HEMAA）在304SS表面制備Co-10Mn、Co-40Mn、Co-10Mn/Co、Co-40M

3、n/Co、Co-8Mn-2Dy/Co、Co-38Mn-2Dy/Co涂層，然后在800℃空氣中預(yù)氧化2h制得尖晶石保護層，最后研究了涂層在800℃空氣中及空氣-10H2O中的氧化行為。主要研究結(jié)果如下：
　　通過反復(fù)試驗優(yōu)化獲得最佳沉積參數(shù)，并分析了各參數(shù)對沉積增重的影響。SEM顯示單沉積點形貌為中心凹陷邊緣凸起的潑濺狀，沉積層為沉積點無數(shù)次反復(fù)堆疊而成。沉積層XRD結(jié)果為立方結(jié)構(gòu)的Co晶體。結(jié)合截面形貌及EDS分析得出Mn以條狀或

4、塊狀分布在Co金屬中。通過反復(fù)試驗優(yōu)化獲得最佳預(yù)氧化參數(shù)，氧化溫度過高涂層剝落嚴(yán)重，氧化時間不足涂層不夠致密；分別探討了Co過渡層、不同CoMn比例及稀土元素Dy對涂層預(yù)氧化結(jié)果的影響。添加Co過渡層是表面涂層中的基體元素含量降低，最重要的是減少表面涂層與基體熱膨脹系數(shù)之間的差異。沉積層中Mn濃度過高會生成富錳氧化物，使涂層抗剝落性能降低。稀土元素Dy可以提高涂層的粘附性能并阻止氧向內(nèi)擴散。
　　高溫測試階段，測得了各涂層及基體的