固体氧化物燃料电池金属连接体表面化学镀Ni-Fe-P涂层研究

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燃料电池技术是一种清洁、高效的新能源技术,而在诸多的燃料电池体系中,固体氧化物燃料电池(SOFC),以其自身优势,成为世界各国研究的热点。由于单电池自身的功率低,需要连接体组成电池堆,提高功率。作为金属连接体的代表,铁素体不锈钢以其成本低、易于加工等特点,成为最有应用和研究价值的连接体材料。但是,铁素体不锈钢表面Cr2O3的挥发会导致SOFC阴极发生Cr中毒。最好的解决办法就是在其表面施加涂层。本论文将对铁素体不锈钢表面化学镀Ni-Fe-P涂层进行研究。  研究了镀液温度、pH值及FeSO4与NiSO4质量比对Ni-Fe-P镀层沉积速率的影响;并对涂层样品及基体不锈钢进行热暴露实验,研究了它们在800℃空气中的恒温和循环氧化行为,以及氧化膜的导电性能。利用SEM/EDX及XRD对涂层样品及表面氧化膜进行形貌观察和结构表征。结果如下:  1.化学镀过程中随着镀液温度的升高,镀层的沉积速率逐渐增大,但当镀液温度高于80℃时,镀液不稳定,易于分解。当pH在3.0~5.0之间变化时,随着pH值的升高,镀层的沉积速率先增大后减小,在pH=4.0时沉积速率最大。随着FeSO4与NiSO4质量比的增长,镀层的沉积速率逐渐下降,镀层中的铁含量逐渐增大;因此,较佳的化学镀工艺条件为:镀液温度为80℃,pH=4.0,FeSO4与NiSO4质量比为1∶1。所得Ni-Fe-P镀层表面均匀,为非晶态结构。  2.800℃空气中恒温氧化结果表明:涂层样品的氧化速率高于基体不锈钢,表面生成双层氧化物,外层为(Ni,Fe,Cr)3O4尖晶石,内层为Cr2O3,电性能测试结果表明双层氧化膜的特定面积电阻(ASR)低于基体表面Cr2O3膜的ASR。  3.循环氧化结果表明,涂层样品表面氧化膜抗剥落能力优于基体不锈钢表面氧化膜。
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