固體氧化物燃料電池合金連接體對陰極的Cr毒化.pdf

1、基于含Cr合金連接體在固體氧化物燃料電池中的應(yīng)用,研究了Cr毒化陰極的影響,并根據(jù)電化學(xué)特征變化,闡明了毒化機理。在750℃的工作溫度,考察了Cr含量14％的鐵素體不銹鋼在控制400 mA cm-2恒電流加載和100 mL min-1空氣氣流的環(huán)境中對陰極的毒化現(xiàn)象。通過實驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),空氣氣流會增加氣態(tài)Cr物質(zhì)的擴散速率,并增加反應(yīng)的氧分壓,從而加速Cr沉積的反應(yīng)過程。而在電流的作用下, Cr沉積會優(yōu)先發(fā)生在TPB區(qū)域,氣態(tài)的CrO

2、3和氧離子發(fā)生反應(yīng),生成Cr2O3。隨著Cr2O3的形核和長大,導(dǎo)致LSM陰極和YSZ電解質(zhì)層發(fā)生分層,從而引起陰極性能的顯著退化。其次,在800℃的工作溫度下加載400 mA cm-2恒電流和100 mL min-1空氣氣流,比較不同Cr含量合金連接體對La0.9Sr0.1MnO3陰極的毒化效果。實驗結(jié)果表明,由于在800℃中LSM陰極具有較高的電化學(xué)活性,因此生成的沉積物大部分為(Cr,Mn)3O4顆粒。其中Cr含量12.24％的N

3、i-Cr-Mo合金Cr沉積對極化電阻的影響比較微弱。而Cr含量14％的鐵素體不銹鋼極化初期對系統(tǒng)電阻影響較為劇烈,造成電池性能的迅速惡化,并使陰極分層,但在實驗后期半電池電阻降低。Cr含量16.56％的鐵素體合金對陰極的毒化作用在極化初期階段比較緩慢,但隨著陰極分層的發(fā)生,系統(tǒng)的歐姆電阻和極化電阻劇烈增長,并因此造成電極電勢的不穩(wěn)定。當(dāng)陰極分層過程完成后,電極電勢趨于穩(wěn)定,并隨時間穩(wěn)步降低。推斷不同合金元素的摻雜影響了合金的氧化動力學(xué),