[发明专利]一种固体氧化物燃料电池中金属连接体表面尖晶石涂层的制备方法

说明书

本发明的目的在于提供一种固体氧化物燃料电池中金属连接体表面尖晶石涂层的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将尖晶石粉体材料和核电调节剂加入悬浮液基液中制备得到悬浮液；步骤2，以金属连接体为阴极，以Pt片为阳极，在步骤1所得悬浮液中进行电泳沉积，沉积电压为80～120V，在金属连接体上获得沉积涂层；步骤3，对获得的沉积涂层进行烧结处理，得到金属连接体表面尖晶石涂层。本发明采用电泳沉积法制备涂层，成本低；采用低温还原‑氧化的分步烧结工艺，在降低烧结温度的同时，降低了过度氧化层厚度。

技术领域

本发明属于金属材料表面改性技术领域，涉及一种固体氧化物燃料电池 中金属连接体表面尖晶石涂层的制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种将传统化石燃 料中的化学能通过电极的电化学反应直接转换为电能的全固态能量转换装置， 在固定电站、移动电源以及军事等领域都有广泛的应用前景，从而得到北美、 欧洲以及日韩等发达国家和地区的高度重视。但是SOFC属高温燃料电池， 运行温度高，对材料要求严，因此成本居高不下，阻碍其推广应用。

连接体是SOFC实现从单电池到电池组模块化结构的重要组件，是连接 相邻阴极与阳极的桥梁，通过串联或者并联实现单电池组的模块化组合，提 高输出功率。目前，随着电解质薄膜制备技术的发展，SOFC工作温度不断 向中低温化发展，逐步从1000℃降低到600-800℃，使得成本较低、导电与 机械加工性能良好的金属及合金材料作为SOFC连接体成为可能，并受到了 广泛关注。近年来，Fe-Cr基合金材料因其成本较低、导电与机械加工性能 良好而备受关注，但在SOFC工作温度下，Fe-Cr基合金氧化速率较高，且 不锈钢中的Cr元素在工作过程中会发生挥发，造成阴极出现Cr中毒现象， 从而影响电池堆性能。研究发现，通过在铁素体不锈钢表面制备保护涂层， 可以有效提高连接体的抗氧化性能，阻止Cr元素的挥发。尖晶石涂层由于 具有良好的电子导电性、与基体匹配的热膨胀系数、有效阻止Cr元素挥发、 防止阴极“铬中毒”等优点而成为当前的研究热点。

尖晶石涂层的制备方法目前主要有浆料涂敷法、丝网印刷法、离子喷涂 法和脉冲激光沉积法等，上述方法在涂层制备过程中普遍存在成本较高的问 题，不利于固体氧化物燃料电池的开发和应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体氧化物燃料电池中金属连接体表面尖晶 石涂层的制备方法，采用电泳沉积技术，降低了制备成本。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种固体氧化物燃料电池中金属连接体表面尖晶石涂层的制备方法，包 括以下步骤：

步骤1，将尖晶石粉体材料和核电调节剂加入悬浮液基液中制备得到悬 浮液；

步骤2，以金属连接体为阴极，以Pt片为阳极，在步骤1所得悬浮液中 进行电泳沉积，沉积电压为80～120V，在金属连接体上获得沉积涂层；

步骤3，对获得的沉积涂层进行烧结处理，得到金属连接体表面尖晶石 涂层。

优选的，步骤1中，尖晶石粉体材料为稀土Ce掺杂的NiMn₂O₄。

优选的，步骤1中，尖晶石粉体材料采用溶胶-凝胶法制备得到。

优选的，步骤1中，尖晶石粉体材料装载量为20～50g·L^-1，核电调节 剂浓度为0.1～1.5mmol·L^-1。

优选的，步骤1中，悬浮液基液为乙酰丙酮。

优选的，步骤2中，金属连接体为Crofer 22APU合金不锈钢。

优选的，步骤2中，电泳沉积的时间为320～400s。