固体氧化物燃料电池用耐热镀层的研发

点击上方蓝色字体，关注我们

本文808字，阅读约需2分钟

摘   要：本研究利用电镀工艺，开发出具有高导电性的Mn系氧化物的涂层形成工艺，以实现其在SOFC部件中的应用。

关键字：固体氧化物燃料电池（SOFC）、耐热镀层、电镀工艺、Mn-Co合金电镀、霍尔槽试验

背景和目的

以陶瓷为电解质的固体氧化物燃料电池（SOFC）作为高效燃料电池备受关注。高温运行的SOFC对部件材料有严格的性能和耐久性要求。普通金属容易氧化，因此SOFC中使用陶瓷和特殊合金，这也是SOFC价格昂贵的主要原因。

连接器是SOFC的重要部件，需要具有耐热性、耐氧化性以及高导电性。虽然通过廉价的铁氧体系不锈钢合金与涂层技术降低了连接器的成本，但是还需进一步提高其品质、性能和生产率等。本研究利用电镀工艺，开发出具有高导电性的Mn系氧化物的涂层形成工艺，以实现其在SOFC部件中的应用。

研究成果

1. Mn-Co合金电镀浴的探讨

此前使用硫酸浴试制了Mn系合金（Mn-Co）镀层，但是Co含量低，在处理时使用了隔膜。本次以提高Co含量且不使用隔膜为目标，研究了氯化物浴和磺胺酸浴。

• 氯化物浴：以氯化锰、氯化钴和氯化铵为对象进行探讨。它们具有高导电率，因此原本认为适用于电镀，但在实际应用中，阴极会产生氢气，且金属的析出效率低，因此并不适用于电镀。

• 磺胺酸浴：以Mn共存Ni电铸的磺胺酸浴为参考进行了探讨。由于浴的pH值较低，且析出的Mn会溶解，因此未能得到含Mn的涂层。

2. 硫酸浴的改良和试制

根据上述内容，通过改良此前探讨的硫酸浴来提高Mn的含量。通过添加铵盐可以析出Mn，但Mn和Co的析出电位相差很大，Co优先析出。因此，添加了与Co的络合常数较大的羧酸类和乙二胺四乙酸（EDTA）等来抑制Co的析出。图1示出添加EDTA的霍尔槽试验结果。在距离霍尔槽面板20mm内的15A/dm²以上的高电流密度区域中，虽然膜厚度较小，小于1µm，但是Mn含量增加，得到了20~60%的Mn。图2示出在此条件下在SUS430上电镀Mn-Co合金而形成的试验片。对该试验片进行热处理以制成Mn系氧化物涂层后，即使在700℃下也没有变化，表现出良好的导电性。

图1. 霍尔槽试验结果

图2. 试制的Mn-Co合金电镀试验片

成果的应用范围与注意事项

Mn-Co合金电镀虽然需要一些特殊的电镀条件且膜较薄，但其已经成为可能。已确认，热处理后的Mn系氧化物涂层具有耐热性和导电性，表明其可以应用于SOFC部件。

---

翻译：肖永红

审校：李涵、贾陆叶

统稿：李淑珊

更多精彩内容，欢迎点击关注！

点击这里阅读原文