摘要
环境污染问题日益加剧，推进实施高效绿色交通发展成为解决环境污染问题的关键。固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种可以直接将燃料中的化学能转化为电能的装置，具有成本低、操作安静、清洁高效、绿色环保、燃料杂质耐受性高、可使用碳氢燃料等优点，在交通装备动力中的应用受到了广泛的关注。连接体作为SOFC的关键组件，其性能直接影响SOFC的工作效率和使用寿命。随着SOFC技术的发展，其运行温度降低到600-800℃中温区，使得铁素体不锈钢作为连接体成为可能。然而在SOFC工作温度下，高Cr的铁素体不锈钢作为连接体的抗氧化性和导电性仍然不足，基体中Cr元素的挥发还会沉积在阴极三相界面区，毒化阴极催化性能。为此，本文分别采用电沉积-后氧化技术和固体粉末包埋-后氧化技术在铁素体不锈钢（AISI430）上制备尖晶石表面涂层，并对其制备工艺、涂层组织结构、抗氧化性、导电性、抗剥落性等进行了研究，以期改善SOFC连接体的性能，促进其应用。 在AISI430表面上采用电沉积-后氧化方法制备出了Ni-Co-O尖晶石涂层，其厚度约为6-7μm，组织致密，与基体结合良好。涂层样品在800℃氧化750h后的增重（0.719mg?cm-2）明显低于裸钢的氧化增重（1.538mg?cm-2），表明Ni-Co-O尖晶石涂层能够有效抑制Cr的向外扩散和O的向内扩散。经750h长时间高温氧化的涂层样品的面比电阻（ASR）为32.78mΩ，低于未涂层的ASR（91.63mΩ），表明Ni-Co-O涂层有效的提高了连接体的导电性能。 采用固体粉末包埋-后氧化技术在AISI430表面上制备出了Mn-Co-O尖晶石改性涂层，致密、均匀、无缺陷，厚度约为3.5μm。在模拟SOFC阴极环境下，与未改性的AISI430相比较，涂层样品在800℃氧化800h后的增重（0.608mg?cm-2）远远低于未涂层样品的氧化增重（1.586mg?cm-2）。此外，涂层样品氧化500h后的ASR为17.69mΩ，远小于未涂层样品的ASR，表明Mn-Co-O尖晶石涂层显著提高了AISI430的抗氧化性能和导电性能。高温氧化后，对涂层进行截面观察，可看到基体与Mn-Co-O尖晶石涂层之间具有良好的结合力以及有效减少了涂层内Cr2O3层的生长。
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