SOFC金属连接体Y改性NiFe2O4尖晶石涂层的制备与性能研究

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1、分类号:TB310710-2015231020专业硕士学位论文SOFC金属连接体Y改性NiFe2O4尖晶石涂层的制备与性能研究于静导师姓名职称王利捷教授张勇副教授专业学位类别申请学位类别专业硕士材料工程及领域名称论文提交日期2018年5月1日论文答辩日期2018年5月23日学位授予单位长安大学ThePreparationandPerformanceStudyofY-modifiedNiFe2O4SpinelCoatingsforSOFCMetallicInterconnectApplicationsAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate

2、：YuJingSupervisor：Prof.WangLijieA/Prof.ZhangYongChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中己经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表的成果。ｉ本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名４？：年；月日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属挙校。学校享有

3、以任何方式发表、复制。本人离校后发表或使用、公开阅览、借阅以及申请专利等权利学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（保密的论文在解密后应遵守此规定）＞论文作者签名：ｔ攀＞０年５月如曰导师签名：年＜月／日摘要随着固体氧化物燃料电池（SOFC）工作温度的降低，使得金属连接体的使用成为可能。与陶瓷连接体相比，金属连接体具有成本低廉和易于加工等优势，其中，Fe-Cr系合金由于与SOFC其他组件的热膨胀系数相匹配，作为SOFC连接体材料备受关注。但在SOFC工作环境下，Fe-Cr系合金连接体易发生高温氧化，加剧Cr挥发，进而引起“Cr中毒”等

4、不良后果，使电池的性能降低。目前，主要采用在合金表面施加保护涂层的方法来改善上述问题。尖晶石涂层因其具有良好的综合性能，成为广大科研人员研究的热点，然而在SOFC工作过程中，尖晶石涂层与基体间的含Cr过渡氧化层不断增长，使涂层的结合力下降，导致连接体材料导电性能降低，进而影响电池的性能。研究发现，在部分尖晶石涂层材料中添加少量的稀土元素，会增加涂层与基体间的结合强度，减少含Cr的过渡氧化层厚度，有效改善连接体材料导电和抗氧化性能，但对于稀土元素在改善Ni-Fe系尖晶石涂层方面的研究相对较少。本文主要从降低成本的角度出发，首先采用溶胶-凝胶法制备Y掺杂NiFe2O4尖晶石粉体材料，然后在F

5、e-Cr合金表面采用电泳沉积工艺制备Y改性NiFe2O4尖晶石保护涂层，并讨论了稀土Y改性对涂层结构形貌、物相组织、高温抗氧化性能和导电性能的影响规律以及相关作用机理。得出以下结论：（1）采用硝酸镍、硝酸铁和硝酸钇为原料，柠檬酸为配体，溶液pH=5，搅拌温度为75℃，搅拌时间2h，转速600r/min，干燥温度为80℃干燥24h，稀土Y掺杂量在0.5mol·L-1时，800℃下烧结3h可以获得物相稳定、结晶度较好的稀土Y改性的NiFe2O4尖晶石陶瓷粉末颗粒；（2）悬浮液基为乙酰丙酮，尖晶石粉末装载量为40g·L-1，核电调节剂浓度为0.8mmol·L-1配制的悬浮液稳定性较好；沉积电压

6、150V，沉积时间150s，经80℃下干燥24h后，先在还原气氛炉中800℃煅烧3h，再在空气气氛炉1100℃煅烧3h，得到均匀致密且过渡氧化层厚度较小的尖晶石涂层；（3）添加稀土Y元素能够有效地细化晶粒，改善涂层的致密度，使涂层和基体之间结合更加紧密。施加稀土改性的涂层试样，经800℃循环氧化168h后氧化速率常数K-42-4-12w为7.55×10mg·cm·h；ASR值稳定在15.4mΩ·cm，明显低于未改性时的16.6mΩ•cm2。关键词：固体氧化物燃料电池，合金连接体，电泳沉积，尖晶石涂层，稀土改性IAbstractWiththedecreaseofoperatingtempe

7、ratureofsolidoxidefuelcells(SOFCs),it’spossibletousemetalalloysasinterconnect.Comparedwiththeceramicinterconnect,themetalinterconnecthastheadvantagesofsuchaslow-costandfacileprocessing.Specially,theFe-Cralloyhasbeenpai