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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。

SOFC（固体氧化物燃料电池）不锈钢连接体表面沉积合金涂层的高温氧化行为及机理是当前能源领域研究的热点之一。该研究旨在通过表面改性技术，提高不锈钢连接体的抗氧化性能和导电性能，从而延长SOFC的使用寿命和性能。合金涂层在高温下能够有效抑制不锈钢中Cr等元素的挥发，减少阴极Cr中毒的风险，同时提高连接体的抗氧化能力。例如，TiN-Ni复合涂层和NiFe2O4尖晶石涂层等，均在高温氧化实验中表现出了优异的性能。这些涂层能够形成致密的氧化膜，有效阻挡氧气的内扩散和Cr元素的外迁移，从而保护不锈钢基体不受氧化侵蚀。此外，合金涂层还能够改善连接体的导电性能，降低面比电阻（ASR），提高SOFC的输出功率和效率。这对于推动SOFC的商业化应用具有重要意义。随着SOFC技术的不断发展，对连接体材料的要求也越来越高。不锈钢连接体因其成本低廉、易加工性、抗高温氧化性好及热膨胀系数与其他组元匹配等优点，成为最具潜力的连接体材料之一。然而，其长期运行过程中的Cr挥发问题一直是制约SOFC性能提升的关键因素之一。因此，开展不锈钢连接体表面沉积合金涂层的高温氧化行为及机理研究，对于推动SOFC技术的进一步发展和商业化应用具有重要意义。总之，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研究将为SOFC技术的发展提供有力的技术支持和理论保障，推动其在能源领域的广泛应用。

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一、抗氧化性能提升

1. 阻挡氧化：

o 合金涂层能够在高温下形成致密的氧化膜，有效阻挡氧气与不锈钢基体的直接接触，从而减缓不锈钢的氧化速率。

o 特别是NiFe2O4尖晶石涂层等，能够形成多层结构的氧化物膜，其中NiFe2O4层具有优异的抗氧化性能，能够长时间保持涂层的稳定性。

2. 抑制Cr挥发：

o 合金涂层能够抑制不锈钢中Cr元素的挥发，减少Cr2O3膜的增长，从而避免Cr挥发至电池阴极导致电池效率降低和阴极中毒的问题。

o 这对于维持SOFC的长期稳定运行至关重要。

二、导电性能改善

1. 降低ASR：

o 合金涂层能够降低连接体的面比电阻（ASR），提高SOFC的输出功率和效率。

o 例如，NiFe2O4尖晶石涂层等具有良好的导电性能，能够显著降低ASR值。

2. 提高电池性能：

o 通过改善连接体的导电性能，合金涂层能够提升SOFC的整体性能，包括电流密度、功率密度等关键指标。

三、热匹配性增强

1. 热膨胀系数匹配：

o 合金涂层与不锈钢基体的热膨胀系数相匹配，能够减少因热应力导致的涂层脱落和开裂等问题。

o 这有助于保持涂层的完整性和稳定性，延长SOFC的使用寿命。

2. 提高稳定性：

o 良好的热匹配性能够增强SOFC在高温下的稳定性，减少因温度变化导致的性能波动和故障率。

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