固体氧化物燃料电池用SUS430-Sr2Fe1.5Mo0.5O6‒δ不锈钢-陶瓷复合连接体材料的制备及性能研究.docx

固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）是一种高效、清洁的能源转换装置，其在600~800℃或更低温度下的运行是当前研究的热点。为了降低工作温度并提高效率，研究人员关注到了不锈钢作为连接体材料的应用，特别是高铬含量的铁素体不锈钢如SUS430。SUS430因其抗氧化性、低成本和与SOFC组件相近的热膨胀系数而备受青睐。然而，不锈钢中的Cr和Mn元素在使用过程中可能会与氧气反应，生成导电性较差的氧化物，影响电池性能。 为了解决这个问题，研究者们提出在金属连接体表面涂覆一层保护性涂层，以减缓氧化速率并提高电导率。本文研究了一种名为Sr2Fe1.5Mo0.5O6‒δ（SFM）的导电钙钛矿类材料，它具有钙钛矿结构，展示出良好的氧化还原稳定性和导电性能，适合用于制作涂层。SFM陶瓷粉末与SUS430不锈钢粉末混合，通过成形烧结和浆料涂覆的方法，制备了SUS430-SFM不锈钢-陶瓷复合连接体材料。 实验步骤包括：选用SUS430不锈钢粉末作为基体材料，经过混匀、压制和烧结处理；然后，将SFM陶瓷粉末与添加剂制成浆料，涂覆在SUS430烧结体表面，再次烧结，得到复合连接体。通过X射线衍射仪（XRD）、金相显微镜、场发射扫描电子显微镜（FESEM）和能谱仪（EDS）等设备对材料进行了物相分析、显微组织观察和元素分布检测。 实验结果显示，SUS430-SFM复合连接体材料在抗氧化性能和导电性能上表现良好，其热膨胀性能也得到了分析。通过对SUS430-SFM试样进行循环氧化增重实验，研究了其在800℃静态空气中的氧化动力学行为。此外，通过四探针法测量了在500~800℃下复合材料的面比电阻，与未涂覆的SUS430试样进行了对比。 这项研究成功地开发了一种新的固体氧化物燃料电池连接体材料，它利用SUS430不锈钢与SFM陶瓷的复合，既降低了氧化速率，又保持了良好的导电性，有望在实际应用中提高SOFC的性能和耐久性。未来的工作可能将进一步优化涂层工艺，以改善连接体的综合性能，并考虑在不同工况下的长期稳定性。