连接体是固体氧化物燃料电池中的关键组件之一。本项目以SOFC金属连接体材料作为研究对象,研究了Mn含量对Fe-Cr合金表面氧化物的形核-长大过程、氧化动力学行为以及导电性能的影响。研究获得的主要结果和结论如下(1) 在750 oC空气中的初始氧化阶段,各Fe-Cr-xMn 合金表面的Cr优先选择氧化形成Cr2O3保护膜,并不依赖于合金中的Mn含量。在随后氧化过程中,当Mn含量为0.5 wt.%和1.0 wt.%时,Fe-Cr-Mn合金呈现多级氧化动力学现象。低速动力学阶段主要对应于Cr2O3氧化层的缓慢生长,而快速动力学阶段则主要对应于合金中Mn迅速扩散通过Cr2O3膜至表面形成 (Mn, Cr)3O4。当不含Mn或Mn含量更高时,合金氧化主要受控于Cr或Mn离子的向外扩散,均不出现分级氧化现象。(2) 整个氧化过程中,随着Mn含量的上升,Fe-Cr-Mn合金的氧化速率逐渐增加,氧化抗力降低,合金表面氧化厚度显著增加,导电性能明显下降。综合考虑氧化抗力和导电性能,认为Fe-Cr-Mn合金中Mn含量应当控制在0.5wt.%~1.0 wt.%之间。
英文主题词SOFC;Interconnect;Oxidation mechanism;ASR