一种低铬合金表面抗氧化膜层的制备方法

本发明属于固体氧化物燃料电池，尤其涉及固体氧化物燃料电池金属连接体及其制备方法。

背景技术：

0、技术背景

1、由于全球化石能源石油，煤炭等不可再生能源的不断消耗，新型能源的发展研究重要性显现。sofc作为新型能源的转换装置具有绿色高效等优点，因此被广泛的研究与应用。sofc电池堆包括多孔阳极、多孔阴极、电解质、连接体等，其中连接体起到将单电池连接成为电池堆以提高sofc输出功率的作用，是电池堆的关键部位之一。

2、sofc的工作温度随着薄膜化技术的发展，由原来的1000℃转变为600-800℃，因此金属连接体材料逐渐被广泛应用。相较于传统的陶瓷材料连接体，金属材料连接体的成本更低，且机械性能更强，易于制造和加工。不管是cr基、fe基还是ni基合金，所有应用于连接体的合金都是能够形成具有抗氧化性膜(cr2o3、al2o3和sio2)的合金。然而al2o3和sio2几乎是绝缘的，不适合应用在电池材料里，故能形成保护性cr2o3膜的合金常常用做连接体材料。其中铁素体不锈钢具有良好的抗氧化性能和氧化膜导电性，而且价格低廉、热膨胀系数与固体氧化物燃料电池其他组元匹配最好等优点，是目前最具希望的连接体材料。

3、然而，由于铁素体不锈钢含有cr元素，在固体氧化物燃料电池阴极侧的氧化气氛下，cr2o3膜会释放挥发性cro3和/或cr(oh)2o2，引起阴极cr中毒。此外，长期工作中，cr2o3膜会逐渐增厚，导致电阻持续增大,甚至还会引起氧化膜开裂和剥落，这些都将严重影响电池的性能。因此，开发新的能够抑制cr挥发问题并具备足够抗氧化性能的金属材料连接体是固体氧化物燃料电池领域急需解决的关键问题。

技术实现思路

1、为了克服上述技术的不足,本发明的目的在于提供一种固体氧化物燃料电池金属连接体。

2、具体技术方案如下：

3、一种低铬合金表面制备抗氧化的氧化膜，适用于固体氧化物燃料电池金属连接体，由合金基体以及合金表面氧化膜组成。

4、所述的合金基体表面制备氧化膜的低铬合金，其特征在于，所述合金质量百分比成分为cr10％、ni49.5％、fe40.5％。

5、所述合金表面制备有抗氧化的氧化膜，其特征在于，所述合金连接体是通过预氧化来获得的致密氧化层，合金在950℃空气中氧化20h后形成了cr2o3内层和尖晶石外层的氧化膜。

6、所述合金连接体致密的氧化层，在高温下具有较好的导电性。

7、所述合金连接体在长期高温氧化实验中表现出较好的抗氧化性。

技术特征：

1.一种低铬合金表面抗氧化膜层的制备方法，其特征在于，所述合金基体和表面抗氧化膜层可作为一个整体用作固体氧化物燃料电池连接体。

2.根据权利要求1所述一种低铬合金表面抗氧化膜层的制备方法，其特征在于，所述合金由真空感应熔炼炉制备，且该合金锭质量百分比为cr10％、ni49.5％、fe40.5％。

3.根据权利要求1所述一种低铬合金表面抗氧化膜层的制备方法，其特征在于，所述的表面抗氧化膜层是该合金在950℃空气中，氧化20h后表面生成的尖晶石外层和氧化铬内层的双层氧化膜结构。

4.根据权利要求3所述的一种低铬合金表面抗氧化膜层的制备方法，其特征在于，所述的双层氧化膜，在高温下具有较好的导电性能。在长期氧化实验中，合金氧化膜表现出较好的抗氧化性能。

技术总结
本发明适用于固体氧化物燃料电池技术领域，涉及固体氧化物燃料电池金属连接体及其制备方法。本发明提供一种合金基体表面制备有抗氧化氧化膜层的金属连接体及其制备方法。本发明通过预氧化一种低铬合金，该合金的成分(重量％)为:Cr10％、Ni49.5％、Fe40.5％，在合金基体表面形成了尖晶石外层和氧化铬内层的双层氧化膜，其具有较好的导电性。拥有双层氧化膜的低铬合金在长期高温氧化实验中表现出较好的抗氧化性。本发明工艺简单、成本低,易于工业化生产，为固体氧化物燃料电池金属材料连接体的选择打开了崭新的大门。

技术研发人员：耿树江,张桐赫
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/10