3.2.3 LNFO的SEM表征 12

江苏科技大学本科毕业设计（论文）

3.3接触电阻测试 12

结论 18

致谢 19

参考文献 20

第一章绪论

1.1研究背景与进展

早在1899年，Nernst便首次发现了固体氧化物的电解质，即含有15%（质量分数）的Y2O3的ZrO2(氧化钇稳定氧化锆或YSZ)在高温条件下拥有氧离子传导性。并且由此发明了能斯特灯，但是由于预加热时间过长等诸多原因，该发明没有得到实际的应用。直到1935年他的爱徒肖特凯（W.Schottky）发表论文时指出，这种Nernst物质可以作为燃料电池的固体电解质；1937年Bauru和Pries以这种材料为电解质制备了历史上第一个SOFC，因此，燃料电池的研究才得到质的飞跃。此后，SOFC开始不断完善。

迄今为止，SOFC的发展主要经历了从高温（1000℃左右）到中低温（600–800℃）、从管式到平板式的发展过程[1–2]。近年来，随着制备工艺的日渐成熟及单电池功率密度的不断提高，平板式SOFC已逐渐成为目前研究的主流方向，而平板式SOFC早已经进行了千瓦级的电池堆组装，目前正在向商业化的方向迈进。因此，SOFC有着无比商业应用的空间和巨大的发展前景。

含铬铁素体不锈钢由于固体氧化物燃料电池互连（IC）而具有最高的潜力：（1）机械强度高，（2）理想的导热性，（3）优异的电子导电性，（4）热膨胀系数（CTE）与现有技术的固体氧化物电池匹配（5）相当低的制造成本。但是在使用过程中主要存在的问题是易被氧化;以及阴极的Cr易扩散进而导致阴极Cr中毒，最终致使电堆的电性能迅速衰减。科学家们通过在金属连接体的表面涂覆一层致密的保护涂层来解决上述的问题。

SOFC的技术改进使其能够在中低温（650–850℃）条件下运行。不锈钢合金与传统的陶瓷材料相比成本低且更易于加工和成型，导电性也相对较强，这使得合金成功地替代传统陶瓷材料作为SOFC的连接材料，但是随之而来的是更加严峻的问题[3–5]。

高温下不锈钢容易氧化和腐蚀这是首先要解决的问题，其次，较高含量的Cr易挥发引起的Cr中毒，这也是必须要解决的问题。合金表面易于工作环境中在氧化，氧化物的导电性比金属弱的多，相对表面电阻率随着氧化物厚度的增加而增加[6,7]，进而整个连接器的表面增加[8]。另外，不锈钢中的Cr与H2O或O2反应，产生挥发性物质缓慢沉积在阴极和电解质界面，导致Cr中毒或者生成绝缘相，大大降低了阴极的电化学性能和电池的输出功率[9–11]。因此，大多数研究人员致力于在金属连接体的表面上添加一层致密和导电的保护涂层来解决这个问题。

涂层材料[12,15]应满足以下要求：

（1）导电性良好;

（2）能提高抗氧化性;，即可以降低基体被氧化的速率，

（3）能抑制Cr的扩散，防止Cr中毒现象的发生;

（4）热膨胀系数可以匹配金属基体，防止涂层在热循环中从基板上脱落;

（5）涂层材料在SOFC的操作环境中化学稳定，与阴阳极材料相容。

在SOFC的严格运行条件下，可用材料不是很多，大多数材料只能满足一部分要求：Mn–Co尖晶石材料是目前具有性能最好的涂层材料，满足优秀涂层的所有要求，但其稳定性需要进一步验证。

为了解决上述问题,在不锈钢表面制备抗氧化导电涂层已经引起了高度重[16–21]。