SUS 430不锈钢互连体上化学镀原位形成CuO涂层抑制铬迁移提升固体氧化物燃料电池性能研究

本文推荐一种通过化学镀结合原位热氧化在SUS 430不锈钢互连体表面制备CuO涂层的创新方法。该涂层能显著抑制Cr2O3氧化层生长（抛物线速率常数降低58%至2.03×10?7 mg2 cm?4 s?1），有效阻隔Cr迁移，使800°C下1000小时老化后的面积比电阻（ASR）降至15.72 mΩ cm2（降幅51.6%）。研究证实该技术对复杂表面结构的适应性，为固体氧化物燃料电池（SOFC）互连体防护涂层开发提供新思路。

　　

Highlight

本研究采用化学镀结合原位热氧化技术在SUS 430不锈钢表面制备CuO涂层，该涂层展现出优异的铬迁移阻隔性能与高电导率（700°C下2×10³ S cm^?1）。通过创新性工艺设计，成功解决了传统方法在凹凸表面成膜均匀性的难题。

Experimental

实验选用成分为Cr-16的SUS 430不锈钢基板（10×10×1 mm³），经#800/#1200碳化硅砂纸抛光后，采用无电化学镀铜工艺沉积约4μm铜层，随后在800°C空气环境中进行原位氧化形成CuO保护层。

Phase structure of in-situ formed coating

XRD分析显示（图S2），经200小时热氧化后，未涂层样品表面出现明显Cr₂O₃相，而CuO涂层样品则保持稳定相结构。XPS深度剖析证实涂层中Cu²⁺化学态占主导，且在界面处形成Fe-Cr-Cu氧化物过渡层。

Conclusion

该CuO涂层使不锈钢氧化速率降低至2.03×10^?7 mg² cm^?4 s^?1，800°C下1000小时老化后ASR值较未涂层样品降低51.6%。对称电池测试表明，涂层可显著缓解LSCF阴极因Cr毒化导致的性能衰减，为SOFC堆长期稳定运行提供有效解决方案。