涂层在固体氧化物燃料电池金属连接体中的应用.PDF

第45 卷 第11 期 稀有金属材料与工程 Vol.45, No.11 2016 年 11 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING November 2016 涂层在固体氧化物燃料电池金属连接体中的应用 1 1,2 3 1 1 3 1,2 卞刘振 ，王丽君 ，陈志远 ，常希望 ，王亚娴 ，李福燊 ，周国治 ( 1. 北京科技大学 钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083) (2. 北京科技大学 冶金与生态工程学院，北京 100083) (3. 北京科技大学 材料科学与工程学院，北京 100083) 摘 要：固体氧化物燃料电池工作温度的降低，使铁素体不锈钢用作连接体成为了可能。这类连接体具有热导率高、 导电性能好、热膨胀性匹配等优点，但也存在一些问题，如高价Cr 的挥发以及抗氧化性弱等。涂层可以改善铁素体不 锈钢的相关性能。本文综述了稀土氧化物涂层、钙钛矿涂层以及尖晶石涂层的涂层类型和涂覆方法，比较了在金属连 接体中的应用效果。 关键词：固体氧化物燃料电池；金属连接体；稀土元素氧化物涂层；钙钛矿涂层；尖晶石涂层 中图法分类号：TQ174 文献标识码：A 文章编号：1002- 185X(2016)11-3030-07 固体氧化物燃料电池（SOFC ）是一种将燃料的化 度一般在 600~800 ℃，连接体在高温下必定会发生氧 学能直接转化成电能的装置。因其转化效率高、燃料选 化形成氧化膜。从抗氧化性方面考虑，含Al 和Si 合金 [1-4] 择性强，污染小而得到了广泛的研究与应用 。固体 在表面能形成致密的氧化膜，阻止合金进一步氧化，但 氧化物燃料电池单体由电解质、多孔阳极和多孔阴极组 Al O 和SiO 是绝缘体，电阻比电池其他组件大几个数 2 3 2 成，但是由于单电池的发电功率低（一般输出电压在 量级，一般认为合金中Al 和Si 的含量不能高于1%（质 0.7~0.8 V ），达不到工作要求，故而通过连接体将单电 量分数）。Ni 基合金具有很高的抗氧化性但形成的氧化 -6 - 1 池连接起来组成电池堆。因此，连接体也成为电池堆的 物 NiO 的热膨胀系数为 14 ×10 ℃ ，远远高于电池 -6 - 1 重要组件，肩负着电连接和导通气流的作用。常用的 组件的热膨胀系数（通常YSZ 为 10.6 ×10 ℃ ），这 [2,4