因为单体燃料电池片只能产生1V的开路电压，不能满足实际工程中的应用要求，所以要用连接体连接相邻单电池的阳极与阴极，组成电池组或电池堆使用。连接体需要满足如下性能要求：

（1）连接体的热膨胀系数（ThermalExpansionCoefficient，TEC）要与固体氧化物燃料电池其他组件相匹配（约为10~13.10-6），以降低电池启动和关闭所产生的热应力。

（2）优良的电导率，可以降低面比电阻，大幅提高单电池的功率，连接体的面比电阻(ASR)应低于0.1Ω·cm2

（3）在还原和氧化气氛环境下具有良好的化学稳定性和物理稳定性，满足长期服役(至少40000h)要求。

（4）良好的隔绝阴极气氛和阳极气氛的能力，避免电池组工作时燃料气和氧气透过连接体直接反应。

（5）化学兼容性，连接体材料和与之接触的部件材料之间没有化学反应。

（6）材料成本低廉，制备工艺简单。

（7）良好的热导率，及时传递电化学反应产生的热量，防止电池组因温度梯度积累热应力。

满足上述要求的连接体材料非常有限，主要有陶瓷和金属两类材料。钙钛矿型陶瓷（典型的是LaCrO3或掺杂的LaCrO3）是传统高温燃料电池中最常用的连接体材料，它在SOFC阴、阳极气氛下能满足要求，与其他组元也有很好的相容性，但是在高温环境下发生铬的挥发造成“阴极毒化”，降低燃料电池性能。同时，LaCrO3属于p型半导体，其电导率随着氧氛压的升高而降低，而且难以通过烧结致密化，在高温下易形成氧空位，加工成本也很高，这都限制了钙钛矿连接体的应用。金属材料在900℃以上的高温SOFC环境中面临较严重的高温氧化问题，无法用于高温SOFC中。

随着固体氧化物燃料电池技术的发展，其工作温度已从1000℃降到了650℃~800℃，这使得利用金属材料来替代昂贵的传统钙钛矿陶瓷制造连接体成为可能。和陶瓷材料相比，金属材料具有高的电子电导率和热导率、低成本、易加工及机械强度高等优点，受到广泛关注。在中温SOFC操作温度范围内，金属材料仍面临着高温氧化问题。只有表面形成Al2O3、SiO2或Cr2O3氧化膜的合金才具备抗高温氧化要求。然而，由于Al2O3和SiO2的电导率太低，故Al2O3和SiO2膜形成合金不适合用作连接体材料，只有形成Cr2O3氧化膜的合金最有希望用作固体氧化物燃料电池连接体材料。因此，目前SOFC金属连接体材料的研究主要集中在Cr2O3膜形成合金，主要包括Cr基合金、Ni基合金和Fe基合金，其中性状最好的应属Fe基合金了。

与Cr基和Ni基合金相比，Fe基合金具有更高的延展性因此有更好的可加工性，而且其热膨胀系数与SOFC其它的组元十分相近，成本比较低。在所有Fe基合金中，铁素体不锈钢的综合性能最优，是最有应用前景的一类SOFC连接体材料，因此受到广泛关注。

1.3金属连接体表面防护涂层

1.3.1尖晶石涂层

钙钛矿氧化物是p型半导体，其作为固体氧化物连接体涂层应用时存在诸多不足，所以近年许多研究人员研究具有n型半导体特征的尖晶石氧化物作为涂层材料。研究表明，这类涂层可以吸收Cr元素，并在涂层和基体间形成一层富Cr层。尖晶石原胞中有32个氧离子和24个金属阳离子。由氧离子构成面心立方晶格，含有64个四面体和32个八面体间隙位置，尖晶石氧化物的分子通式为AB2O4，A表示二价金属阳离子，B表示三价金属阳离子。尖晶石原胞结构如图1-2所示。根据金属离子占据不同类型间隙的特点，尖晶石结构可分为两类：

(1)A占据8个四面体间隙位置，B占据16个八面体间隙位置，这样形成A3+B3+O4尖晶石结构，称为正尖晶石结构。 热喷涂复合氧化物涂层的制备与性能研究(3):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_204687.html