[发明专利]一种复合涂层、制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种复合涂层，包括尖晶石结构的氧化物，所述尖晶石结构的氧化物的结构式如式I所示：MA_2‑xD_xO₄式I；式I中，x为0～2；M选自Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Ba；A选自Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Ba；B选自Cu、Ce、Al、Ga、Sn或In中的一种或几种；式I中，M、A和D中的任意两个不同时为同一元素。本发明提供的复合涂层中含有特殊成分的尖晶石结构的氧化物，使这种复合涂层具有良好的导电性以及抗高温氧化性。

技术领域

本发明涉及涂层技术领域，尤其涉及一种复合涂层、制备方法及其应用。

背景技术

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell：以下也称为“SOFC”)是一种高效、清洁、可靠的发电装置，被誉为21世纪的最具有潜力的绿色能源。SOFC是将氧化物离子导电性固体电解质用作电解质，在其两侧安装电极，在一侧供给燃料气体，如氢气、一氧化碳、天然气、液化气等，在另一侧供给空气，并在较高的温度下进行动作的燃料电池，一次发电效率为50～60％，能量利用率可以高达90％以上，由于其采用氢气、一氧化碳、天然气、液化气、煤气、生物质气、甲醇和乙醇等多种燃料，具有广泛的应用领域。

连接体是SOFC中的关键组件之一，主要连接相邻单电池的阴极与阳极、阻隔燃料与空气、分配气体及收集电流。传统SOFC一般工作在800～1000℃左右，主要以Ca、Zn或其他元素掺杂的LaCrO₃为陶瓷连接体材料，此类材料烧结温度较高，造成加工困难、成本较高。随着SOFC在材料、制造工艺与设计上的重大进展，SOFC工作温度降低600～800℃范围内，从而性能更为优异的金属材料逐渐取代以LaCrO₃为代表的陶瓷材料，成为连接体材料的研究热点。在SOFC的中低温进程中，铁素体合金因与SOFC其他组件极好的热膨胀系数匹配性，并兼具良好的导电性能、优异的机械性能及低成本等优点、是目前最理想的SOFC连接体材料。

铁素体合金在SOFC长期运行及热循环过程中易产生裂纹与剥落，降低电堆性能。此外合金中易产生Cr挥发，挥发的Cr(主要为CrO₃或CrO₂(OH)₂)在阴极沉积并与阴极材料发生反应，毒化阴极使电堆性能迅速衰减。Fe-Cr合金高温氧化过程限制了其在SOFC中的应用，为解决此类问题，在合金表面实施保护涂层是目前比较有效的方法。

申请号为CN201310104571.5的中国发明专利公开了一种SOFC金属连接体表面CoMn尖晶石涂层的制备方法，其提供的钴锰尖晶石涂层制备技术以纯钴棒和纯锰棒为电极，在氩气气氛保护下采用高能微弧合金化技术，实现了Mn和Co共沉积，在不锈钢表面原位生成钴锰尖晶石涂层。虽然这一涂层具有部分尖晶石相，可有效阻止高温下铬化物的挥发，但是涂层的高温导电性能欠佳，会导致整个金属连接体的电阻的增加。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合涂层，本发明提供的复合涂层具有良好的导电性以及抗高温氧化性。

本发明提供了一种复合涂层，包括尖晶石结构的氧化物。

在本发明中，所述复合涂层的结构优选包括第一涂层，所述第一涂层包括尖晶石结构的氧化物。

在本发明中，所述尖晶石结构的氧化物既包括单纯的尖晶石结构的氧化物同时也包括以尖晶石结构为主相的氧化物。在本发明中，所述尖晶石结构的氧化物的结构式如式I所示：

MA_2-xD_xO₄ 式I；

式I中，x为0～2，优选为0.5～1.5，更优选为0.8～1.2，最优选为0或1；

M选自Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Ba；

A选自Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Ba；