LaCo0.6Ni0.4O3-δ新型阴极接触材料对SOFC金属连接体表面改性研究

摘要

新型阴极接触材料LaCo0.6Ni0.4O3-δ(LCN)普遍施加于SOFC阴极与金属连接体之间，起到集流的作用；同时研究发现LCN能够起到阻碍金属连接体氧化的作用。 本文概述了固体氧化物燃料电池连接体的发展历程，特别是Fe-Cr铁素体合金作为连接体的优异性能和广阔的应用前景。根据目前金属连接体的研究现状提出了本文的研究目的及意义。应用丝网印刷将不同颗粒大小的LCN粉体浆料涂覆在SUS430合金表面。由于固体氧化物燃料电池的工作温度在650℃至800℃之间，因此可以研究原位LCN涂层对连接体合金氧化动力学和导电性能的影响，尤其是涂层厚度在其中所起的作用。研究发现，粒径为200nm的LCN浆料涂覆在SUS430合金表面，能有效提高合金的抗氧化性能，涂层合金氧化500h后的氧化层厚度仅为0.3μm，在750℃“四点法”测出氧化后涂层合金的面比电阻(ASR)为54mΩ·cm2；而粒径为800nm的LaCo0.6Ni0.4O3浆料涂覆在SUS430合金表面，涂层合金氧化500h后的氧化层厚度约为0.5μm，测出的ASR为68mΩ·cm2。两组实验组试样抗氧化能力明显优于连接体合金，表明LCN粉体能有效提高合金的抗氧化能力，颗粒细小的LCN粉体表现出更优的性能。不同LCN涂层厚度的实验研究发现：随着涂层厚度增加，合金表面形成的氧化层厚度逐渐少，ASR则呈现先减小后增加的趋势。综合考虑金属连接体的高温抗氧化和导电性能，选择LCN涂层厚度为20μm的性能最优。 本文通过调控阴极界面层的微观结构，研究LCN涂层合金高温氧化动力学行为，以及对合金氧化膜生长、相组成、元素分布及微观形貌等方面的影响，确定了合金氧化与导电性能之间的定量关系。在此基础之上，阐明LCN原位保护层提高连接体合金高温氧化抗力的作用机制，为阴极原位涂层在固体氧化物燃料电池金属连接体的应用提供了理论依据。

目录

第一个书签之前