[发明专利]一种用于SOFC连接体的复合涂层及其制备方法

说明书

本发明提供一种用于SOFC连接体的复合涂层及其制备方法，所述复合涂层包括内层的纳米氧化涂层，以及外层的掺杂氧化锡的尖晶石涂层，所述尖晶石的结构为(AB)₃O₄，所述(AB)₃O₄为(MnCo)₃O₄、(NiCo)₃O₄或者(NiMn)₃O₄，所述内层的纳米氧化涂层的厚度为100～500nm，所述尖晶石涂层的厚度为10～50μm，所述氧化涂层为氧化铈涂层或氧化钇涂层。本发明的复合涂层包括内层的纳米氧化涂层，以及外层的掺杂氧化锡的尖晶石涂层，不仅有效提高了基体表面氧化膜的致密性及抗剥落性，而且由于涂层较薄，对导电性的影响小，在尖晶石涂层中中加入氧化锡，高温下氧化锡被还原为金属锡，金属锡熔点较低，在高温下为类液态状态，具有良好的可塑性，能够弥补尖晶石颗粒之间形成的缝隙，使尖晶石复合涂层更加的致密。

技术领域

本发明涉及一种固体氧化物燃料电池(SOFC)材料技术领域，具体涉及一种用于SOFC连接体的复合涂层及其制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将燃料中的化学能清洁高效地直接转化为电能的发电装置。为了获得所需的电压和功率，SOFC发电系统中通常含有一个以上燃料电池单元，所述燃料电池单元间通过连接部件隔开，连接部件还起到电连接作用。为了满足高温强度和抗高温氧化的要求，金属连接部件一般使用含Cr的耐热合金，然而，尽管经过了合金成分的设计和优化，目前商用合金仍存在随着使用时间的增长，合金表面低电导率的氧化膜会增厚，电池内阻逐渐增加，导致电池性能及稳定性下降。另一方面，金属部件中的Cr会扩散到金属部件以外，通过汽化以及固相扩散等途径到达阴极和固体电解质的界面，出现所谓的阴极材料Cr中毒，使燃料电池的发电能力降低。在连接体表面涂覆保护涂层是控制合金表面氧化层增长以及控制Cr污染的有效方法，已被广泛采用。

目前，尖晶石材料是金属连接体所使用的主要涂层之一，为降低尖晶石材料的烧结温度，提高涂层的导电性和致密度，多采用掺杂的方式来制备尖晶石，但仍然存在Cr挥发，导致阴极材料中毒的问题，为进一步提高涂层性能，有研究者采用双涂层的方式，如使用内层为NiO、外层为(Ni，Fe)₃O₄尖晶石的双层涂层材料，但是上述材料的涂层会影响导电性。而且尖晶石掺杂材料，掺杂元素与尖晶石材料颗粒之间不可避免的会留下缝隙，涂层致密化程度较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种用于SOFC连接体的复合涂层及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于SOFC连接体的复合涂层，所述复合涂层包括内层的纳米氧化涂层，以及外层的掺杂氧化锡的尖晶石涂层，所述尖晶石的结构为(AB)₃O₄。

上述的用于SOFC连接体的复合涂层包括内层的纳米氧化涂层，搭配尖晶石涂层，并且通过在尖晶石涂层中掺杂氧化锡，不仅有效提高了基体表面氧化膜的致密性及抗剥落性，还能够避免SOFC连接体中铬(Cr)的挥发，避免了SOFC的污染。

优选地，所述(AB)₃O₄为(MnCo)₃O₄、(NiCo)₃O₄或者(NiMn)₃O₄，所述内层的纳米氧化涂层的厚度为100～500nm，所述尖晶石涂层的厚度为10～50μm，所述氧化涂层为氧化铈涂层或氧化钇涂层。

优选地，所述复合涂层依次进行第一次烧结和第二次烧结，所述第一次烧结在含有氢气的气氛下进行，所述第二次在含有氧气的气氛下进行。