[发明专利]固体氧化物燃料电池连接体MnCo2

说明书

本发明提供一种固体氧化物燃料电池连接体MnCo₂O₄尖晶石涂层的制备方法，包括：1)将二价锰离子前体、钴离子前体、络合剂和乙二醇混合均匀，在搅拌形成凝胶前体；2)将凝胶前体700～800℃和1350～1550℃下烧结，获得MnCo₂O₄尖晶石涂层材料；3)将MnCo₂O₄尖晶石涂层材料分散形成悬浮液；4)将悬浮液沉积120～150s在基体表面，获得涂层前驱体；5)将涂层前驱体在还原气氛中750～800℃加热0.5～1小时，在空气气氛下1200～1300℃煅烧3～4小时。本发明方法简单，可获得能够有效避免合金连接体表面氧化的涂层，避免合金连接体导电性能下降。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池连接体MnCo₂O₄尖晶石涂层的制备方法。

背景技术

燃料电池是一种把化学能直接转换成电能的装置。由于燃料电池具有能量转换效率高、清洁无污染的优势，被视为具有巨大潜力的现代能源技术。根据运行温度和电解质种类的不同，燃料电池分为五类：质子交换膜燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池(AFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、融熔碳酸盐燃料电池(MCFC)和磷酸燃料电池(PAFC)。其中，固体氧化物燃料电池(SOFC)具有功率密度大、能量转化效率高、无须使用贵金属、适用燃料范围广等优点，具有广阔的应用前景。

固体氧化物燃料电池(SOFC)单体的输出电压一般在1伏左右，而实际生产过程中往往需要远高于1伏的工作电压，因此需要多个固体氧化物燃料电池单体串联形成电堆，将多个固体氧化物燃料电池单体串联形成电堆需要连接体。作为固体氧化物燃料电池连接体，需要具有较好的导电性、导热性、化学及物理稳定性、密封性。常见的固体氧化物燃料电池连接体分为合金连接体和陶瓷连接体。

随着固体氧化物燃料电池工作温度的降低，金属连接体的使用成为可能。连接体是固体氧化物燃料电池(SOFC)的关键组件之一，在相邻的单元电池之间传输电子、分隔燃料与相邻电池氧化剂以及分配电流。因此，连接体的性能优劣直接制约电池堆的性能和使用寿命。Fe-Cr铁素体不锈钢成为所有金属材料中最具发展潜力的SOFC金属连接体候选材料之一。

然而，Fe-Cr铁素体不锈钢(如SUS430等)在固体氧化物燃料电池实际运行条件下不可避免地会在表面形成一层氧化膜。Fe-Cr铁素体不锈钢的热生长氧化物会导致连接体和与其相邻组件之间的接触电阻增加，导致整个电堆的电效率急剧下降。通过保护涂层进行表面改性是解决这些问题的有效方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单易行，适于商业化应用的固体氧化物燃料电池连接体MnCo₂O₄尖晶石涂层及涂层材料的制备方法，提高固体氧化物燃料电池合金连接体的抗氧化性能。

本发明提供一种固体氧化物燃料电池连接体MnCo₂O₄尖晶石涂层的制备方法，包括以下步骤：

1)将二价锰离子前体、钴离子前体、络合剂和乙二醇混合均匀，形成前驱体溶液，使得前驱体溶液中，二价锰离子与钴离子的物质的量之比为1：1.9～2.1；将前驱体溶液在75～85℃下搅拌2～3小时，形成凝胶前体；

2)将步骤1)获得的凝胶前体干燥，粉碎，然后在空气气氛中700～800℃下烧结0.5～1.5小时，然后在空气气氛中1350～1550℃下烧结2～3小时，获得MnCo₂O₄尖晶石涂层材料；

3)将步骤2)制得的MnCo₂O₄尖晶石涂层材料分散形成悬浮液，悬浮液中MnCo₂O₄尖晶石涂层材料的含量为40～50g/L；