固體氧化物燃料電池金屬連接板MnCo保護膜厚度優(yōu)化研究.pdf

1、隨著固體氧化物燃料電池操作溫度的降低，鐵素體不銹鋼已經(jīng)成為SOFC連接體的重要研究材料，在降低連接體的面電阻和防止陰極中毒研究領(lǐng)域，(Mn,Co)3O4尖晶石是目前公認為適合用作SOFC不銹鋼連接體保護膜層材料。不但具有良好的導電性、導熱性和化學穩(wěn)定性，而且熱膨脹系數(shù)與不銹鋼基板匹配較好。目前制備膜層的方法主要有印絲網(wǎng)法、溶膠凝膠、電泳沉積、化學氣相沉積、物理氣相沉積、旋涂法、脈沖電鍍等，前期研究成果表明Mn40Co60膜層在后續(xù)氧化過

2、程中生成了穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)，能有效的抑制Cr元素的擴散，在前期研究的結(jié)果上，對Mn40Co60膜層厚度進行了優(yōu)化研究以及在空氣中和雙氣氛氣體下（Air+3％H2O//H2+3%H2O）的ASR測試進行了研究。
　　采用磁控濺射的方法在不銹鋼SUS430濺射800 nm、1500 nm和3000nm三種不同厚度的膜層，將制備的膜層放在800℃的空氣中氧化2 h、250 h、500 h、1000 h得到不同成分含量的尖晶石膜層。采用S

3、EM來觀察氧化膜層的表面形貌和晶粒粗化規(guī)律跟晶粒大?。徊捎肊DS來分析膜層的表面元素比例和元素分布情況；采用XRD來分析氧化膜層的物相組成；采用FIB來分析氧化膜層的厚度以及各氧化層的厚度分布；采用ASR測試來分析氧化膜層的導電性能。
　　根據(jù)膜層的ASR在空氣中性能測試分析，Mn40Co60-1500 nm和Mn40Co60-3000 nm膜層的面電阻比Mn40Co60-800 nm膜層的面電阻要小且面電阻隨著氧化時間的延長的變

4、化趨勢要穩(wěn)定，而Mn40Co60-1500 nm和Mn40Co60-3000 nm膜層的面電阻基本很相近，根據(jù)Wagner氧化原理推測在后續(xù)氧化的40000h后膜層的面電阻分別為94 mΩcm2和89 mΩcm2，小于美國能源部固態(tài)能源轉(zhuǎn)換聯(lián)盟(SECA)提出的100 mΩcm2，符合要求，因此考慮成本問題，得出 Mn40Co60-1500nm膜層是在陰極條件下最佳的SOFC連接體保護膜層厚度。
　　此外，為驗證該連接板膜層在燃料