科创中国

新材料技术,金属材料

固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高效、清洁和可持续的新型能源转化装置，能够将燃料的化学能直接转化为电能。连接体作为SOFC的关键组件之一，起着连接单电池、分隔阴极和阳极气氛以及传导电流的作用。铁素体不锈钢因其成本低廉、易于加工、热膨胀系数匹配及良好的高温抗氧化性能，成为目前最具希望的连接体材料。 然而，在长期工作过程中，不锈钢连接体表面Cr2O3膜会持续增厚，导致电阻不断增加，并且会释放挥发性的Cr化合物，引起阴极Cr中毒，严重影响电池的性能。为解决这些问题，研究者在不锈钢表面沉积合金涂层，以提高其抗氧化性能和抑制Cr向外迁移。 目前，关于SOFC不锈钢连接体表面沉积合金涂层的高温氧化行为及机理的研究成果丰硕。例如，有研究采用磁控溅射法在不锈钢表面沉积Ni-Fe合金涂层，并使其热转化为NiFe2O4尖晶石涂层。研究发现，NiFe2O4尖晶石涂层具有良好的导电性能和抑制Cr向外迁移的能力，能够显著降低不锈钢连接体的面比电阻（ASR），并减少Cr的挥发。

1. 创新涂层材料与结构：研究者们开发了多种合金涂层，如Ni-Fe合金、TiN-Ni复合涂层等，这些涂层在高温下能转化为具有优异抗氧化性能和导电性能的尖晶石结构。这种创新不仅提高了不锈钢连接体的抗氧化能力，还显著减少了Cr的挥发，有效防止了阴极Cr中毒问题。 2. 深入探究氧化机理：研究通过X射线衍射、扫描电镜等先进表征手段，详细探究了合金涂层在高温下的氧化过程及机理。结果表明，涂层与不锈钢基体之间形成了致密的氧化膜，有效抑制了氧的内扩散和基体元素的向外扩散，从而提高了连接体的抗氧化性能。 3. 优化涂层制备工艺：通过调整涂层的制备参数，如溅射时间、温度等，研究者们成功优化了合金涂层的结构和性能。这不仅提高了涂层的附着力和稳定性，还进一步降低了ASR，提高了SOFC的工作效率。 4. 显著提升电池性能：经过合金涂层处理的不锈钢连接体，在高温下表现出更优异的抗氧化性能和导电性能。这不仅延长了SOFC的使用寿命，还提高了其能量转换效率，为固体氧化物燃料电池的商业化应用提供了有力支持。

东北大学汇聚了众多顶尖的科学研究机构团队，它们在各自的科研领域内持续深耕，不断取得显著成就。国家级研究机构如轧制技术及连轧自动化国家重点实验室、流程工业综合自动化国家重点实验室，以及工业智能与系统优化国家级前沿科学中心，均为国家级研究平台，致力于推动相关领域的科技创新与产业升级。 在省级层面，辽宁省流动分析与装备重点实验室和辽宁省高校微流控芯片及流动分析重点实验室等研究机构，也在各自的科研方向上取得了丰硕成果。这些团队在流动注射分析、微流控分析等领域具有深厚的研究基础和独特的技术优势，为生命科学、环境监测等领域的发展提供了有力的技术支持。 此外，东北大学还拥有多个创新团队，如复杂工业过程控制与实时调度的理论、方法及应用研究创新团队、先进运作管理中的建模、优化与决策分析的理论和方法创新团队等，这些团队在工业自动化、运作管理等领域取得了重要突破，为企业的转型升级和行业的创新发展提供了有力支撑。 东北大学还涌现出了一批具有特色的科研团队，如生命分析化学创新团队和人机共融实验室等，这些团队在生命分析科学、机器人技术等前沿领域进行了深入探索，为相关领域的科技进步和人才培养做出了重要贡献。

点击查看