高熵合金反应共烧保护层/接触层双层结构在SOFC阴极侧的应用

陈帮富; 陈云霞; 余喻天; 吴博; 林囿辰; 刘青; 关成志; 王建强

doi:10.13957/j.cnki.tcxb.2025.01.008

陶瓷学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (01) : 96 -105. DOI: 10.13957/j.cnki.tcxb.2025.01.008

高熵合金反应共烧保护层/接触层双层结构在SOFC阴极侧的应用

陈帮富, 陈云霞, 余喻天, 吴博, 林囿辰, 刘青, 关成志, 王建强

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摘要

铁素体不锈钢是固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,SOFC）中常用的连接体材料，但是不锈钢合金在SOFC的工作温度（600℃～850℃）下仍存在表面高温氧化、Cr元素“毒化”阴极以及连接体与阴极接触面积不充分等问题。针对以上难题，本研究选用MnCoNiFeCu合金粉末作为致密保护层和多孔接触层的前驱材料，合成浆料后丝网印刷至SUS 430表面上并在900℃空气烧结2 h，分别研究了保护层和接触层在烧结之后的相组成和微观结构演变。在模拟的SUS430连接体/保护层/接触层/电池阴极/阴极支撑测试样品中，通过反应共烧制备了高熵尖晶石基保护层和接触层的双层结构。在1000 h恒温面电阻（Area-Specific Resistance,ASR）测试中，样品ASR值稳定保持在22.04 mΩ·cm²～22.71 mΩ·cm²，而热循环测试导致样品ASR急剧增加。通过对测试样品横截面的分析，研究了高熵尖晶石基双层结构与相邻组件的相容性以及热稳定性。此外，还评估了高熵尖晶石基双层结构抑制Cr₂O₃膜的生长和阻止Cr从连接体向阴极迁移的有效性。