中低温固体氧化物燃料电池连接材料抗氧化性与导电性能研究

发布时间：2021-01-12 18:42

　　铁素体不锈钢材料是中低温固体氧化物燃料电池中广泛应用的连接材料,具有与电池部件热膨胀匹配良好、价格低廉且制备过程灵活、耐腐蚀性良好、热化学稳定等优点。但是其也会存在一些不足,如中高温力学强度不足、表面氧化物电导率偏低、Cr蒸汽的形成与阴极污染等,都限制了中低温固体氧化物燃料电池连接部件的长时间应用。因此,为了改善铁素体合金的综合性能,近几年研制了一些添加微量合金元素的Fe-Cr合金,如Croffer 22H,ZMG232J3合金等。从发展趋势上看,这些新型的铁素体合金将会逐步取代普通Fe-Cr合金而成为中低温固体氧化物燃料电池连接体材料的主流。因此,有必要从基础研究的层面上加深对这些材料和相关科学问题的认识。本论文主要研究了新型铁素体与传统铁素体合金以及合金/涂层体系在中高温条件下的抗氧化性能与导电性能。实验以广泛应用的传统铁素体合金SUS430L与新型铁素体合金ZMG232L材料为研究对象,探究两种连接材料在800°C空气中长时间循环氧化后氧化增重的变化;对循环氧化100h、500h、1000h后的样品进行微观组织观察与形貌分析,研究氧化过程中氧化膜的生成行为;对两种样品的导电性能进... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文的选题背景、目的和意义
    1.2 燃料电池概述
    1.3 固体氧化物燃料电池
        1.3.1 固体氧化物燃料电池原理与优势
        1.3.2 固体氧化物燃料电池组成
    1.4 固体氧化物燃料电池连接材料
        1.4.1 使用要求
        1.4.2 连接材料的分类
        1.4.3 国内外连接材料研究现状
    1.5 连接材料氧化机理
        1.5.1 Fe-Cr合金的氧化机理
        1.5.2 氧化动力学
    1.6 连接材料提高抗氧化性的方法
        1.6.1 添加合金元素
        1.6.2 涂层防护
    1.7 连接材料涂层研究
        1.7.1 连接材料涂层抗氧化机理
        1.7.2 连接材料涂层研究现状
    1.8 本文主要研究内容
2 实验材料及研究方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备
        2.2.1 开启式-真空气氛管式电炉
        2.2.2 吉时利2400 源表
        2.2.3 球磨机
        2.2.4 电子分析天平
    2.3 研究线路与工艺
    2.4 材料组织性能分析
        2.4.1 X射线衍射分析
        2.4.2 扫描电子显微镜观察
        2.4.3 面比电阻分析
3 金属连接材料在空气中的氧化
    3.1 引言
    3.2 样品的氧化增重
    3.3 样品表面氧化膜的成分分析
    3.4 样品表面氧化膜的微观形貌特征
    3.5 样品表面氧化膜的厚度观察与成分分析
    3.6 面比电阻分析
    3.7 本章小结
4 金属连接材料的涂层防护
    4.1 引言
    4.2 尖晶石涂层
        4.2.1 涂层制备
        4.2.2 样品涂覆涂层
    4.3 氧化增重实验
    4.4 样品表面氧化膜的成分分析
    4.5 样品表面氧化膜的微观形貌特征
    4.6 样品表面氧化膜的厚度观察与成分分析
    4.7 面比电阻分析
    4.8 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]涂层在固体氧化物燃料电池金属连接体中的应用[J]. 卞刘振,王丽君,陈志远,常希望,王亚娴,李福燊,周国治.  稀有金属材料与工程. 2016(11)
[2]W、Mo添加对Fe-21Cr合金连接板高温性能的影响[J]. 房玉超,陈云贵,吴朝玲,段晓波,王绍荣.  功能材料. 2010(08)
[3]Recent Development of SOFC Metallic Interconnect[J]. Junwei Wu1,2,3) and Xingbo Liu1,2) 1) Mechanical & Aerospace Engineering Department, West Virginia University, Morgantown, WV 26506, US 2) National Energy Technology Laboratory, Morgantown, WV 26507, US 3) Department of Materials Science and Engineering, Shenzhen Graduate School, Harbin Institute of Technology, University Town, XiLi, Shenzhen 518055, China.  Journal of Materials Science & Technology. 2010(04)
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[9]空气等离子喷涂板式SOFC连接体保护涂层的性能（英文）[J]. 付长璟,孙克宁,张乃庆,周德瑞.  稀有金属材料与工程. 2006(07)
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博士论文
[1]固体氧化物燃料电池金属连接体材料表面改性与新合金研制[D]. 张文颖.华中科技大学 2013



本文编号：2973334