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SOFC金属连接体材料的高温氧化和导电性能

蒲健 , 华斌 , 杨杰 , 李箭

钢铁研究学报

以固体氧化物燃料电池(SOFC)金属连接体为研究对象,分析了SUS 430铁素体不锈钢和Haynes 230合金在阴极气氛(空气)中模拟SOFC的高温氧化行为.利用薄膜X射线衍射技术研究了合金氧化物的相组成及演化过程,通过扫描电镜观察分析了合金氧化物表面的微观形貌和厚度.结果表明,两种合金的表面均形成了多层氧化物,它们依次为基体/Cr2O3/MnCr2O4尖晶石相.两种氧化物相分别形成于不同的氧化动力学阶段.氧化动力学外推和氧化物面比电阻估算结果表明,两种合金的高温氧化和导电性能均可满足作为SOFC金属连接体的使用要求.

关键词: 固体氧化物燃料电池 , 金属连接体 , 面比电阻 , 氧化动力学

金属连接体涂层材料MnCo₂O₄尖晶石的氧化动力学行为和电性能^*

张文颖 , 李俊 , 周波

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2015.00449

采用溶胶-凝胶法在SUS 430合金表面制备MnCo₂O₄尖晶石涂层, 研究在固体氧化物燃料电池(SOFCs)阴极气氛下涂层对于SUS 430合金氧化动力学行为和电性能的效用. 利用XRD, EDS和SEM对合金表面氧化物的相结构,表面和截面形貌以及成分进行表征, 并采用四探针直流技术测量表面氧化物的面比电阻(ASR). 结果表明, 涂层合金在750 ℃空气中氧化1000 h形成2 μm氧化物层, 其主要由内层Mn-Cr尖晶石和外层掺杂的Mn-Co尖晶石构成; Cr₂O₃和Fe₂O₃的形成受到了抑制. 氧化动力学曲线遵循抛物线规律, 2段氧化速率常数分别为3.74×10^-15 g²/(cm⁴s) (0~200 h)和7.06×10^-15 g²/(cm⁴·s) (200~1000 h), 与无涂层SUS 430合金相比降低了1个数量级. 在600~800 ℃范围内, 氧化物层的ASR介于5.21~22.65 mΩcm²范围内. MnCo₂O₄涂层有效地增强了SUS 430合金的抗氧化能力和电性能.

关键词: 固体氧化物燃料电池 , 金属连接体 , MnCo2O4 尖晶石 , 氧化动力学 , 面比电阻

LaCoO3涂层对SUS 430合金连接体中温氧化行为的影响

华斌 , 张建福 , 卢凤双 , 孔永红 , 蒲健 , 李箭

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.05.015

通过溶胶-凝胶提拉法在SUS 430合金表面施加LaCoO3钙钛矿导电涂层,并研究其对固体氧化物燃料电池(SOFC)金属连接体SUS 430合金中温氧化行为的影响.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱仪(EDS)对施加涂层合金的氧化物相结构与微观形貌进行表征,并采用"4点法"测量施加涂层合金表面氧化膜的面比电阻(ASR).750 ℃空气中的循环氧化结果表明,施加LaCoO3涂层合金的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,氧化速率常数K为4.18×10-15 g2/(cm4·s),比与未施加涂层合金降低了1-2个数量级;LaCoO3涂层有效地抑制了Cr2O3相的形成,减缓了MnCr2O4尖晶石的生长.最终使得SUS 430合金的氧化抗力和氧化后的导电性得到增强.

关键词: 固体氧化物燃料电池(SOFC) , 金属连接体 , LaCoO3 , 氧化 , 面比电阻

金属连接体涂层材料MnCo2O4尖晶石的氧化动力学行为和电性能

张文颖 , 李俊 , 周波

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2015.00449

采用溶胶-凝胶法在SUS 430合金表面制备MnCo2O4尖晶石涂层,研究在固体氧化物燃料电池(SOFCs)阴极气氛下涂层对于SUS 430合金氧化动力学行为和电性能的效用.利用XRD,EDS和SEM对合金表面氧化物的相结构、表面和截面形貌以及成分进行表征,并采用四探针直流技术测量表面氧化物的面比电阻(ASR).结果表明,涂层合金在750℃空气中氧化1000 h形成2μm氧化物层,其主要由内层Mn-Cr尖晶石和外层掺杂的Mn-Co尖晶石构成;Cr2O3和Fe2O3的形成受到了抑制.氧化动力学曲线遵循抛物线规律,2段氧化速率常数分别为3.74× 10-15g2/(cm4·s)(0～200h)和7.06× 10-15 g2/(cm4·s) (200～1000 h),与无涂层SUS 430合金相比降低了1个数量级.在600～800℃范围内,氧化物层的ASR介于5.21～22.65mΩ·cm2范围内.MnCo2O4涂层有效地增强了SUS 430合金的抗氧化能力和电性能.

关键词: 固体氧化物燃料电池 , 金属连接体 , MnCo2O4尖晶石 , 氧化动力学 , 面比电阻

SOFC连接体用STS444/Y合金的高温导电性能研究

金光熙 , 潘凤红 , 郎成 , 乔利杰

中国腐蚀与防护学报

以固体氧化物燃料电池(SOFC)金属连接体为研究对象，分析铁素体不锈钢STS444涂覆稀土元素Y后在750℃下的高温氧化和导电行为。利用辉光放电光谱（GDS）和二次离子质谱（SIMS）技术研究了主要元素(Fe，Cr，Mn，Si)和稀土元素Y 对氧化膜生长和高温导电性能的影响。结果表明，Y元素的活性元素效应使STS444/Y合金可以显著改善其抗氧化性和高温导电性，可作为SOFC金属连接体的候选材料。。

关键词: 固体氧化物燃料电池 , metallic interconnect , area specific resistance , elevated temperature oxidation

LaCoO₃涂层对SUS 430合金连接体中温氧化行为的影响

华斌张建福卢凤双孔永红蒲健李箭

金属学报

通过溶胶--凝胶提拉法在SUS 430合金表面施加LaCoO₃钙钛矿导电涂层, 并研究其对固体氧化物燃料电池(SOFC)金属连接体SUS 430合金中温氧化行为的影响. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱仪(EDS)对施加涂层合金的氧化物相结构与微观形貌进行表征, 并采用“4点法”测量施加涂层合金表面氧化膜的面比电阻(ASR).750 ℃空气中的循环氧化结果表明, 施加LaCoO₃涂层合金的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,氧化速率常数K为4.18×10^-15 g²/(cm⁴•s),比与未施加涂层合金降低了1---2个数量级;LaCoO₃涂层有效地抑制了Cr₂O₃相的形成, 减缓了MnCr₂O₄尖晶石的生长. 最终使得SUS 430合金的氧化抗力和氧化后的导电性得到增强.

关键词: 固体氧化物燃料电池(SOFC) , metallic interconnect , LaCoO₃ , oxidation , area specific resistance (ASR)

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