固体氧化物燃料电池不锈钢连接体表面防护涂层及其制备制造技术

本发明专利技术属于高温燃料电池技术领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池不锈钢连接体表面防护涂层及其制备方法。为了解决不锈钢连接体在使役过程中存在的氧化膜增长引起的电阻率增大及Cr挥发引起的电池“阴极中毒”问题，提出在不锈钢表面施加氧化铜/钴基尖晶石双层涂层。此外，提出采用电镀Cu‑Co合金，然后经氧化处理制备该涂层的方法，该方法具有工艺简单、成本低、易于批量化生产等特点。本发明专利技术对SOFC不锈钢连接体表面导电、抗氧化涂层技术的发展具有理论与实际意义。

Surface Protective Coatings for Stainless Steel Connectors of Solid Oxide Fuel Cells and Their Preparation

The invention belongs to the technical field of high temperature fuel cell, in particular to a surface protective coating for stainless steel connector of solid oxide fuel cell and a preparation method thereof. In order to solve the problems of resistivity increase caused by oxide film growth and cathodic poisoning caused by Cr volatilization in stainless steel connectors during service, a copper oxide/cobalt-based spinel double-layer coating was proposed on stainless steel surface. In addition, a method of preparing the coating by electroplating Cu_Co alloy and then oxidizing treatment is proposed. This method has the advantages of simple process, low cost and easy batch production. The invention has theoretical and practical significance for the development of conductive and antioxidant coating technology on the surface of SOFC stainless steel connector.

【技术实现步骤摘要】
固体氧化物燃料电池不锈钢连接体表面防护涂层及其制备
本专利技术属于高温燃料电池
，具体涉及一种固体氧化物燃料电池不锈钢连接体表面防护涂层及其制备方法。
技术介绍
铁素体不锈钢是最具应用前景的中温固体氧化物燃料电池(SOFC)连接体材料。然而，不锈钢连接体在SOFC环境(特别是阴极环境)中面临着高温氧化问题。一方面，不锈钢表面生长的氧化铬膜可以与阴极气氛中的氧气或水蒸气发生反应，形成挥发性Cr的氧化物，造成电池“阴极中毒”；另一方面，氧化铬膜的生长会增大电阻，亦会发生氧化铬膜开裂剥落，导致SOFC性能退化，施加导电抗氧化涂层是解决上述问题的一种有效途径。目前，Co3O4尖晶石被认为是最具应用前景的SOFC连接体防护涂层材料之一。然而，在SOFC运行条件下，Co3O4容易与不锈钢基体中扩散而来的Cr元素反应生成含Cr尖晶石相。含Cr尖晶石相亦可与氧气或水蒸气发生反应，尽管反应程度较氧化铬小得多，但仍无法完全避免挥发性Cr的形成。
技术实现思路
针对现有技术在SOFC服役环境下Co3O4涂层无法完全避免挥发性Cr引起的“阴极中毒”问题，本专利技术的目的在于提出一种固体氧化物燃料电池不锈钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体氧化物燃料电池不锈钢连接体表面防护涂层，其特征在于，该涂层由双层结构组成，外层为连续的氧化铜层，内层为连续的钴基尖晶石层，涂层总厚度不小于3μm。

【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池不锈钢连接体表面防护涂层，其特征在于，该涂层由双层结构组成，外层为连续的氧化铜层，内层为连续的钴基尖晶石层，涂层总厚度不小于3μm。2.如权利要求1所述的固体氧化物燃料电池不锈钢连接体表面防护涂层，其特征在于，按原子百分比计，涂层中的Cu/Co为1:8～2:1。3.如权利要求1所述的固体氧化物燃料电池不锈钢连接体表面防护涂层，其特征在于，内层钴基尖晶石的通式为Co3-xMxO4，0≤x≤2.5；其中，M为Cr、Fe、Mn、Cu、Ni元素的一种或两种以上。4.如权利要求1或3所述的固体氧化物燃料电池不锈钢连接体表面防护涂层，其特征在于，钴基尖晶石层中存在成分梯度，其中M元素含量随着与涂层/基体界面距离的增大而减少。5.一种如权利要求1～4中任一项所述的固体氧化物燃料电池不锈钢连接体表面防护涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)镀液的制备：将铜盐、钴盐和络合剂按所需化学计量比混合并溶于水中，调节镀液的pH值为3～8，即获得所需镀液；(2)采用步骤(1)所得镀液，在不锈钢基体表面电沉积Cu-Co涂层，沉积时间为10～120min，涂层厚度不小于2μm；(3)将所述Cu-Co涂层在含氧气氛中于500～900℃条件下进行高温氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪，张海良，杨晓光，曾潮流，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21