大气等离子喷涂制备SOFC连接体Cu/Mn/Co金属防护涂层

江 舟,文 魁,宋 琛,刘太楷,董 勇,邓畅光,邓春明,刘 敏,杨成浩

1.广东工业大学 材料与能源学院，广东广州510640；2.广东省科学院新材料研究所，现代材料表面工程技术国家工程实验室，广东省现代表面工程技术重点实验室，广东 广州510650；3.华南理工大学环境与能源学院，广东 广州510006

固体氧化物燃料电池（SOFC）因高效、清洁、燃料广泛等诸多优点，已成为当今新能源研究的热点．SOFC单电池由阴极、阳极、电解质组成，通过连接体把若干个单电池组装成电堆，可提高电池的功率输出［1-4］．随着固体氧化物燃料电池工作温度降至600~800℃，金属材料代替陶瓷材料作为连接体已成为可能．Crofer22 APU，T 441及SUS430等铁素体不锈钢（Ferritic stainless steel，FSS），因其高电导率、高热导率、低成本等特点，被广泛作为平板式SOFC的连接体材料．但FSS在SOFC工作温度下仍然具有较高的氧化速率，且表面会生成电导率较低的Cr2O3膜层，此外合金中Cr元素不断挥发对电池阴极产生毒化，导致明显的电池性能衰减．研究发现，在FSS表面制备一层导电防护涂层可有效提高FSS的抗高温氧化性能和阻Cr扩散性能［5-10］．

（Mn，Co）3O4尖晶石涂层因导电性高、高温稳定性好及与FSS热膨胀系数匹配良好等特点，近些年得到了广泛地研究．但（Mn，Co）3O4尖晶石涂层在工作环境下长时间服役，仍存在电导率不足、Cr挥发改善还不够的问题［11-17］．国内外学者尝试在（Mn，Co）3O4尖晶石中掺杂Cu元素以进一步优化其性能．Xiao和Brylewski等人［18-19］研究了Cu掺杂量对粉末电导率的影响发现，Cu掺杂能促进粉末电导率增加，但是Cu原子在（Mn，Co）3O4尖晶石中的固溶……