导电(Cu,Mn)_(3)O_(4)接触层在SOEC阳极侧的应用

固体氧化物电解池(SOEC)中铁素体不锈钢合金连接体和电解池阳极之间存在界面接触、连接体表面氧化以及氧电极“铬毒化”等问题,是导致电解堆性能衰减的重要影响因素之一。本工作利用反应烧结工艺在连接体与阳极之间制备了多孔的(Cu,Mn)_(3)O_(4)导电接触层,形成了粘结强度高的连接体/接触层/电解池界面结构。所得试样在750℃下表现出优异的电性能,整个500 h测试过程半电池的面比电阻(ASR)值稳定保持在20.13~20.32 mΩ·cm^(2)。通过微观结构表征技术证实,多孔(Cu,Mn)_(3)O_(4)接触层与相邻的电解堆部件具有良好的兼容性,并可以抑制连接体表面的氧化薄膜增长,同时阻止铬元素的迁移。(Cu,Mn)_(3)O_(4)接触层也降低了电解池与集流体之间的接触电阻,提高了电池电化学输出性能。

中温SOFC金属连接体材料的氧化规律和导电行为

系统地研究了SUS430铁素体不锈钢在中温SOFC阴极气氛（空气）中的氧化动力学、表面氧化物特征以及表面氧化对导电行为的作用。通过750℃静态空气中的氧化实验得出氧化增重与氧化时间的动力学关系；采用“4点法”测量合金表面氧化膜的面比电阻（ASR）；利用XRD和SEM表征表面氧化物的相结构、微观形貌及成分。实验发现，氧化动力学符合抛物线规律，并呈现出多级氧化现象；所生成的表面氧化物主要为Cr2O3和MnCr2O4；表面氧化物的ASR与测量温度之间的关系满足Arrhenius方程，并且在600～700℃之间，其斜率发生改变。结合氧化过程中的阳离子扩散、氧化物形成热力学以及半导体的导电机理对多级氧化动力学机制、氧化物相形成规律以及面比导电行为进行了理论分析。在此基础上，对SUS430作为中温SOFC金属连接体材料的可能性做出了合理的评估。