项目名称: 固体氧化物燃料电池合金连接体NiMn2O4尖晶石涂层稀土掺杂改性及作用机理研究

项目编号: No.51301023

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 张勇

作者单位: 长安大学

项目金额: 25万元

中文摘要: Fe-Cr合金是中低温固体氧化物燃料电池理想的连接体材料,但其在高温下缺乏良好的抗氧化性能,且会引起阴极"Cr中毒"现象,影响了电池的高效安全运行。目前解决上述问题的主要方法是在合金表面开发尖晶石保护涂层,但长时间氧化过程中,涂层/基体间含Cr过渡氧化层会不断增长,导致涂层/合金界面电阻增大,涂层与基体结合力下降。本项目针对以上问题,以NiMn2O4尖晶石涂层为研究对象,提出拟通过稀土掺杂改性来改善涂层保护作用,采用电泳沉积技术在SUS430合金连接体表面制备改性NiMn2O4保护涂层,系统研究稀土掺杂对NiMn2O4尖晶石涂层保护合金微观组织结构、高温氧化行为、高温导电行为及相关界面反应行为的影响规律,阐明稀土掺杂改性NiMn2O4尖晶石涂层在影响合金连接体高温抗氧化性能及导电性能方面的作用机理。研究将为探索中低温固体氧化物燃料电池合金连接体低成本有效表面改性途径提供实验和理论依据。

中文关键词: 固体氧化物燃料电池;合金连接体;NiMn2O4尖晶石;稀土掺杂;改性机理

英文摘要: The Fe-Cr ferritic stainless steels are the prospective interconnect materials used for intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs). However, the long term performance of SOFC stacks is still limited due to poor oxidation-resistance and potential chromium (Cr) volatilization of the Fe-Cr alloy. Recently, the spinel coating is found to be effective in reducing the performance degradation of metallic interconnects. However, increase of interface resistance as well as decrease of interfacial adhesion between coating and substrate arises due to the rapid growth of Cr-containing transition oxide layer under long term oxidation. Based on the analysis above, to modify the NiMn2O4 spinel coating by doping rare earth elements has been proposed in present work. The electrophoretic deposition technique will be used to prepare the modified NiMn2O4 coatings on the surface of SUS 430 alloy. The effect of rare earth doping on the microstructure, oxidation behavior, conductive behavior and the interfacial reaction behavior of the doped-NiMn2O4 coated SUS 430 during long term oxidation will be comprehensively investigated. The working mechanism of rare earth doped NiMn2O4 coating on the high temperature oxidation-resistance and high temperature conductivity of metallic interconnect will be greatly clarified. Prese

英文关键词: solid oxide fuel cells;metallic interconnect;NiMn2O4 spinel coating;rare earth doping;modification mechanism

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