SOFC金属连接体Mn-Cu氧化物涂层制备及性能研究
[Abstract]:Solid oxide fuel cell (SOFCs) is a device that converts chemical energy stored in fuel into electric energy. Connectors are one of the important components of SOFC. They act as single cell in series and separate fuel gas from oxidant. Metal connectors, especially ferrite stainless steels, have become mainstream connectors due to their good conductivity, thermal conductivity and thermal expansion coefficient matching with other battery components. However, ferrite stainless steel in the working environment of SOFC will produce Cr volatility and make cathode Cr poisoning, and the surface formation of poor conductivity oxide film, resulting in cell performance attenuation. The preparation of (Mn,Cu) 3O4 spinel coatings on stainless steel connectors is one of the most promising solutions. In this paper, Mn-Cu coating was deposited on the surface of SUS 430 stainless steel by DC magnetron sputtering technique, and it was transformed into (Mn,Cu) 3O4 spinel and other oxides by oxidation at high temperature. The oxidation behavior of sputtering coating in SOFC cathodic environment (800-C air) was studied. The morphology and phase structure of the oxide after 1 week, 5 weeks and 10 weeks of oxidation were analyzed by SEM/EDS and XRD. The electrical properties of the surface oxide film were also studied. At the same time, the effects of unpreoxidized and preoxidized stainless steel on the oxidation behavior of the coatings were compared and discussed. The results show that: (1) the weight gain of pre-oxidation and high-temperature oxidation of pre-oxidized stainless steel (800-C in air) after sputtering Mn-Cu coating is obvious at the beginning of oxidation, then the weight gain is slow. After oxidation, double oxide structure was formed on the surface, the outer layer was (Mn,Cu) 3O4 spinel, and the inner layer was rich in Cr oxide. (2) unoxidized and pre-oxidized stainless steel (Mn,) formed during oxidation by sputtering Mn-Cu coating. Cu) 3O4 spinel layer effectively prevented Cr from diffusing outward. (3) the continuous and dense Cr203 layer formed in the matrix at high temperature formed by preoxidation formed the diffusion barrier of Fe. It can inhibit the migration of Fe from matrix to surface in the oxidation process after sputtering. However, the diffusion of Fe could not be inhibited by the unpreoxidized sample, and there was Fe element in (Mn,Cu) 3O4 spinel. (4) the surface specific resistance of the preoxidized sample was larger than that of the unpreoxidized sample, but the trend of change with time was more stable.
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TG174.4;TM911.4
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,本文编号:2301574
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