0031] 下面结合实验数据对本发明制备的尖晶石材料Mn化xC〇2-x〇4(x取值范围为0.1-1) 进行性能测试和微观表征分析。为有力、直观对数据结果进行论证，X取值0.1、0.3、0.5及 0.7进行下述测试。
[0032] 1、热膨胀系数测试：
[0033] 使用肥TZSCH DIL 402C热膨胀仪对 111〇1山〇2-、〇4^ = 0.1、0.3、0.5及0.7)尖晶石涂 层材料进行热膨胀系数测试。实验样品是尺寸为2Imm X 4mm X 5mm的长方体试样，测试溫度 范围由室溫至950°C，使用氣气作为保护气氛。同时，选取金属连接体SUS430合金也进行CET 测试来作为对比，样品是尺寸为25mmX4mmX Imm的长方体片状试样，测试溫度范围是从室 溫到800°C，其他测试条件都相同。
[0034] 参照图1，为MnCuxC〇2-x〇4( X = 0.1、0.3、0.5、0.7)尖晶石材料从室溫到950 r的热膨 胀变化曲线，作为对比也对SUS 430从室溫到850°C的热膨胀变化曲线进行了表征，其相应 的平均 CET 分别为 11.58又1〇-61(-1、11.65又1〇-61(-1、12.27又1〇-61(-1和11.21又101〇-61(-1，作为对比 的SUS 430合金的CET为12.44x101〇-6K-i。测试的结果表明，随着渗杂Cu含量的增加， 1〇〇1山〇2-成^ = 0.1、0.3、0.5、0.7)尖晶石材料的061'呈现先增加后降低的趋势。相比其他 S种Cu渗杂的MnC〇2〇4尖晶石材料，MnCu〇.5Coi.5〇4尖晶石块体的CET与SUS 430合金的CET更 加接近，随着溫度的身高，两者都能够很好的匹配。
[0035] 2、电导率测试：
[0036] 采用直流四点法测定MnCuxC〇2-x〇4(x = 0.1、0.3、0.5、0.7)尖晶石涂层材料的电导 率，将不同含量化渗杂的尖晶石涂层粉体分别在SMPa下压成条状，然后在950°C下烧结20小 时使得其相对密度达到95% W上，测试电路示意图参照图2。测试过程中，将干压成型后的 长方体条状试样两端均匀的涂上Pt浆，烘干后缠绕上作为引线W及电流收集器的Pt线，在 两外侧电极上接通直流电源源，并通过内侧电极用于测量相应电压。块体的电导率则可W 由下列公式获得：
[003引式中：d为内侧电压两端的间距长度;S为试样的截面积;U与I分别为四电极法测得 的不同溫度下的电压和电流。
[0039] 在素乱跃迁理论认为：离子的扩散过程主要借助缺陷之间的跃迁而实现，从而我 们可W得到如下的电导率和溫度关系：
[0041] 上式是表征电导率的溫度依赖性的Arrhenius方程式，其中O为样品的电导率，T为 绝对溫度，R为8.314J/mol ? K，是理想气体常数，Ea称为导电活化能。
[0042] 测试结果参照图3，为MnCuxC〇2-x〇4 (x = 0.1、0.3、0.5、0.7)尖晶石材料压制成条状 样品后在950°C般烧20小时后的电导率测试结果。实验中是采用四点法测试在不同溫度下 的电导率，进而获得电导率与溫度的关系，得到样品的Arrhenius图，目化og(〇T)-1000/T关 系图。由Arrhenius图可W发现，不同含量渗杂Cu的MnCuxC〇2-x〇4(x = 0.1、0.3、0.5、0.7)尖晶 石条状样品烧结后其电导率都可W很好的满足Arrhenius线性关系，具有典型的离子导电 特性。而且由图可知，随着渗杂Cu含量的增加，尖晶石块体的导电性也呈现先增加后降低的 趋势，且当渗杂Cu含量为0.5的MnCu〇.5Coi.5〇4尖晶石块体具有最好的导电性，其在750°C下 的电导率可W达到105.46S ? CHfi。
[0043] 3、相结构表征X射线衍射分析(XRD):
[0044] X射线是一种波长较短的电磁波，利用X射线在晶体中所产生的衍射现象来对晶体 结构W及晶粒大小进行分析。物质的晶体结构和其X射线衍射图像是一一对应的，通过分析 衍射图谱各衍射峰的位置和强度能够对物质进行定性和定量分析。
[0045] 本实验所采用的物相分析仪器为X'Ped PRO型X射线衍射仪，是由荷兰帕纳科公 司PANaIytical B.V.制造的。通过X畑对本发明制备的不同含量Cu渗杂的MnCuxC〇2-x〇4(X = 0.1、0.3、0.5、0.7)粉体的相结构、涂层合金和金属基体氧化前的表面相结构W及氧化后的 表面相组成等进行分析。本实验的测试条件为：工作电压为40KV，工作电流为40mA，CuKa为 福射源，扫描速度为15°min-l，扫描角度为20°~80°。
[0046] 结果参照图4，本发明制备的MnCuxC〇2-x〇4 (x = 0.1、0.3、0.5、0.7)粉体在750°C般烧 3小时后的粉体XRD图谱。图中添加了国际衍射数据中屯、MnC〇2〇4(0〇-〇23-1237)和Cu0(03-065-2309)的衍射峰数据。通过与JCDPS卡片中的MnC〇2〇4和CuO衍射峰进行比较可知，除了 MnCu〇.7Coi.3〇4粉体中出现CuO的衍射峰外，其他S种不同Cu含量渗杂的MnCuxC〇2-x〇4粉体的 衍射峰都可W与MnC〇2〇4尖晶石的衍射峰进行很好的匹配。由此表明，渗杂Cu的含量在一定 范围内时，少量的Cu不会改变晶体的结构而能够固溶到MnC〇2化中形成单一的尖晶石相。同 时，我们可W看到随着渗杂Cu含量的增加，其衍射峰出现了轻微的向右偏移，运是由于尖晶 石结构中离子半径较大的Co 2+被离子半径较小的化h取代的缘故。此外，由于化在MnC〇2〇4尖 晶石中溶解度的限制，当Cu的渗杂量达到0.7时，MnCuo.7C01.3化的衍射峰中出现了CuO的衍 射峰。
[0047] 通过对上述性能进行综合分析可知，渗杂化的比例为l/3Co时，形成MnCuo. sCoi. 5化 粉体具有较好的CET、电导率及烧结性能。
[0048] W上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用W限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种SOFCs金属连接体表面涂层材料，其特征在于，所述涂层材料为尖晶石，结构式 为MnCu xCo2-x〇4,其中X取值范围为0.1-1。2. 根据权利要求1所述的SOFCs金属连接体表面涂层材料，其特征在于，X为0.1、0.3、 0.5 或 0.7。3. -种SOFCs金属连接体表面涂层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： S1，取Cu(N03)2 · 3H20，Co(N03)2 · 6H20和Mn(N〇3)2混合物作为硝酸盐原料，融入浓度为 99.8%的乙二醇中，加蒸馏水常温搅拌30分钟后再加入浓度为99.8 %的柠檬酸形成混合溶 液;其中，硝酸盐原料、乙二醇、柠檬酸的摩尔比为1:1.5:1.2; S2，将步骤S10中形成的混合溶液置于80°C油浴下搅拌，直至形成凝胶； S3，将上述凝胶放入150 °C烘箱中保温10小时，然后置于750°C空气气氛中烧结3小时， 形成的细小均匀的粉体即为SOFCs金属连接体表面涂层材料。
【专利摘要】本发明公开了一种SOFCs金属连接体表面涂层材料，所述涂层材料为尖晶石，结构式为MnCuxCo2-xO4，其中x为0.1—1；特别当x＝0.5时，即尖晶石材料结构式为MnCu0.5Co1.5O4时，能够有效对金属连接体合金表面进行改性，提高其抗氧化性和氧化层的导电性还能够有效的减缓或者抑制Cr挥发沉积带来的阴极毒化。
【IPC分类】H01M8/0297, H01M8/10
【公开号】CN105633429
【申请号】CN201610111507
【发明人】李箭, 阚一群, 蒲健, 林玻, 池波, 庞海舰, 曾远森, 卢腾龙, 王亚欢
【申请人】华中科技大学, 广东新华粤华德科技有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年2月29日