固体氧化物燃料电池金属连接极涂层材料YCo06Mn04O3的性能.pdfVIP

第7卷第5期 过程工程学报 Vbl．7NO．5 2007年10月 TheChineseJo啪alofProcess 0ct．2007 Engineering 固体氧化物燃料电池金属连接极涂层材料YCoo．。Mno．40。的性能 陶玲1’2， 朱庆山1， 谢朝晖1， 辛显双1， 张涛1’2，靳彤安1’2 (1．中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京100080；2．中国科学院研究生院·北京100049) 针法分别对SS4lO合金及其涂覆抗氧化涂层后的高温氧化速率、微观形貌和面积比电阻进行了表征．结果表明，通过 丝网印刷法在合金表面涂覆连续致密的陶瓷涂层材料，YCoo舳o．403涂层在循环氧化过程中与基底结合牢固，没有 h 合金的面积比电阻由未涂层的72mQ．锄2降到了16mQ．cnl2，大幅度地提高了合金的高温抗氧化性能及电导性能． 关键词：固体氧化物燃料电池；金属连接极；涂层材料；YCoo小‰403 中图分类号：TGl48 文献标识码：A 文章编号：1009_606x(2007)05一1040-05 1 前言 性能及电导性能有很大提高，但均难以同时满足诸方面 的要求．为了适用于SOFCs阴极侧的氧化气氛，需不断 固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种把化学能直接 转化为电能的发电装置，以其发电效率高、对燃料适应 探索可用于金属连接极的新型涂层材料．本研究制备了 性强、无腐蚀、全固态化、环境友好等优良特性而受到 各国的广泛关注【1，2】．单体燃料电池的工作电压仅有1 V，为了提高电池的输出电压，需要连接极将单体电池 作为保护涂层的热膨胀系数匹配性、抗氧化性能及高温 串联起来，组成电池堆．采用在中温下具有较高电导率 电导性能． 的新型电解质材料及传统YSZ电解质的薄膜化工艺【3】， 2 实验 sOFCs的工作温度可降至800℃以下，在此条件下耐高 温氧化的合金材料可代替传统的陶瓷材料作为连接极【4】． 2．1 Yco。。Mn。．0。粉体的制备 然而合金氧化后会在表面生成一层电导率较低的氧化 以硝酸钇(分析纯，99．5％)、硝酸钻(分析纯，99．5％)、 物，随着氧化层的增加，电阻不断增加，最终将导致 硝酸锰(分析纯，99．5％)为主要原料，采用柠檬酸络合法 SoFCs性能退化并影响电池运行稳定性和寿命【5，6J．为 了抑制金属连接极的氧化，降低连接极与s0Fcs电极计量比称取一定量的金属硝酸盐，溶于蒸馏水中，充分 的界面电阻，需要在金属连接极的表面涂覆涂层材料来 搅拌使其均匀混合后，再加入一定量的柠檬酸及其他有 保持SOFCs性能的长期稳定． 机溶剂．在80℃下继续加热搅拌，蒸发至形成粘稠的溶 目前金属连接极涂层材料的研究已成为热点，如 胶状物质，然后迅速放入160℃的烘箱中烘干6h，得 0叮等【7】在SS430合金上涂覆Y203及Y／Co氧化物涂层，到泡沫状的蓬松氧化物．再以600r／min的转速进行球 大大降低了合金高温氧化速率．然而Y20，及生成的 磨粉碎，在500“50℃下焙烧2h，使未分解完的硝酸 YC哟，较低的电导率及较高的热膨胀系数会引起电性 盐进一步分解，除去其他残存有机物，得到 能退化及涂层剥离、脱落等问题．高电子电导率的 YC00．6MIlo．403黑色粉末． 2．2涂层的制备及性能测试 皿a，Sr)C003及(La，Sr)(Co，Mn)03涂层均可降低合金的面 积比电阻(m饶SpecificResis切nce，ASR)