[发明专利]一种固体氧化物燃料电池连接体涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固体氧化物燃料电池连接体涂层及其制备方法，该连接体涂层的化学式为(Ti₄O₇)_1‑xM_x，其中M为CeO₂、ZrO₂、Al₂O₃、MgO和MoO₂中的一种或一种以上的组合，x＝0‑0.5。本发明制备的一种固体氧化物燃料电池连接体涂层能够有效避免连接体/阳极界面电阻的增加，从而使电堆保持较低的内阻；能够有效抑制连接体对固体氧化物燃料电池阳极的毒化；能够有效抑制碳氢燃料气及其产物在高温下对连接体的腐蚀和裂解碳在连接体表面的沉积，进而提高固体氧化物燃料电池电堆的工作稳定性。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种固体氧化物燃料电池连接体涂层及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，数据中心、通讯基站、智能家居、办公自动化和大型商业中心极大地改善了人们的生活和工作方式。人们在享受这些便利的同时也带来了潜在的安全隐患，那就是稳定绿色供电问题。目前我国的电力供给主要以网络化集中供电方式为主，这种供电方式极易受到地震、雪灾、台风和雷暴天气等自然灾害和战争等人为因素的破坏，危机国家安全。在数据中心、通讯基站和大型商业中心等领域，人们普遍采用不间断电源或柴油机作为备用电源来规避上述风险。但不间断电源普遍存在成本高、占用面积大和应急供电时间短等一系列问题。传统的柴油发电机存在噪声大和不能及时供电等问题。在智能家居和办公室等领域大部分都还没有应急供电装置。目前急需一种绿色低成本的新能源技术突破上述困境。

固体氧化物燃料电池(固体氧化物燃料电池)是一种将燃料中的化学能直接转化为电能的绿色发电装置，具有能量转化效率高、使用燃料范围广、成本和运营低廉、安装方便灵活、环境友好和可以全天候分布式发电等一系列优点。能够很好地契合上述领域的实际需求。理论上讲固体氧化物燃料电池的工作温度高达700-800℃，可以直接使用生物乙醇、沼泽气、天然气和煤层气等廉价的碳氢燃料进行发电。然而目前采用的电堆连接体多为430L和Crofer 22APU等材料，在高温下极易受到CO₂、H₂O和硫化物(碳氢燃料气体杂质)的腐蚀。腐蚀涂层会增加连接体/固体氧化物燃料电池阳极的界面电阻，从而导致电堆内阻的增加。除此之外脱落的腐蚀残渣包含Cr等元素，会导致阳极涂层部分中毒和失活，导致电堆性能衰减。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种固体氧化物燃料电池连接体涂层及其制备方法，解决现有的固体氧化物燃料电池连接体涂层无法抗腐蚀、增加电堆内阻、腐蚀残渣会对阳极涂层造成破坏以及会形成裂解碳沉积等缺点。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种固体氧化物燃料电池连接体涂层，所述固体氧化物燃料电池连接体涂层的化学式为(Ti₄O₇)_1-xM_x，其中M为CeO₂、ZrO₂、Al₂O₃、MgO和MoO₂中的一种或一种以上的组合，x＝0-0.5。

优选地，所述固体氧化物燃料电池连接体涂层厚度为0.1-50微米。

优选地，所述固体氧化物燃料电池连接体涂层位于连接体的阳极侧。

优选地，所述一种固体氧化物燃料电池连接体涂层的制备方法为：

步骤一：将连接体固定于等离子喷涂系统的样品台上，并将其原位加热至400-500℃；

步骤二：将涂层前驱体加入到上述等离子喷涂系统的料杯中；

步骤三：将Ar气充入上述等离子喷涂系统内，控制Ar气体流量为1500-2500升/小时；