1.4.2等离子喷涂技术的发展..9

1.4.3等离子喷涂技术的应用..9

1.5研究目的、意义及内容..11

第二章试验材料、设备及方法..13

2.1试验材料..13

2.1.1基体材料.13

2.1.2涂层材料.13

2.2试验设备和仪器..14

2.2.1喷涂设备.14

2.2.2其他仪器和设备.14

2.3试验方案..14

2.3.1等离子喷涂的工艺流程.14

2.3.2喷涂试验准备15

2.3.3喷涂工艺参数16

2.3.4涂层测试及分析方法16

第三章数据与分析..18

3.1尖晶石涂层18

3.1.1形貌分析.18

3.1.2小结..19

3.2Mn-Co-Cu合金涂层19

3.2.1形貌分析.19

3.2.2小结..22

结论..23

致谢..25

参考文献26

第一章 绪论

1.1燃料电池简介

燃料电池是一种通过电化学反应直接将化学能转换为电能的装置，是继火电、水电、核电之后的第四代能源。它具有能量转换率高、环境友好等优点，正日益受到人们广泛关注。与一般电池一样，燃料电池是由阴极、阳极和电解质组成。图1-1是典型的单个燃料电池的示意图。燃料电池的种类很多，根据电解质性质不同将燃料电池分为五类，即碱性燃料电池(AlkalineFuelCell)、磷酸燃料电池(PhosphorousAcidFuelCell)、质子交换膜燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCell)、熔融碳酸盐燃料电池(MoltenCarbonateFuelCell)和固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell)

图1-1 燃料电池基本原理原理

1.1.1固体氧化物燃料电池

固体氧化物燃料电池（SOFC）是高温型燃料电池，其电解质是氧化物离子导电陶瓷材料，在高温下具有传递O2-的能力。SOFC的工作温度为800℃~1100℃，高于熔融碳酸盐型燃料电池的工作温度。“高温工作”和“固体电解质”是固体氧化物型燃料电池的主要特点[1-3]。电解质最常用的材料是立方萤石结构的Y2O3稳定的ZrO2（YSZ），阳极通常选用Ni-YSZ或Ni-SDC（Ni-Sm2O3掺杂的CeO2）复合金属陶瓷阳极。阴极材料常选用Sr掺杂的LaMnO3（LSM）。在高温固体氧化化物燃料电池中，最成功的连接体材料是铬酸镧（LaCrO3）。中温固体氧化物燃料电池可以使用抗氧化的合金材料[2]。电池的电化学反应如下：

阳极反应：阴极反应：总反应：

在固体氧化物燃料电池中，氧分子在阴极上因为得到了到电子而被还原成了氧离子，同时氧离子在氧浓度差和电位差的驱动力作用下，通过电解质移动到阳极上与燃料（如H2）发生氧化反应。阳极反应产生的电子通过外电路流回到阴极[2]。SOFC的发电效率大于50%，如果与燃气轮机等组合进行复合发电，则发电效率能够达到70%~80%的较高水平。固体氧化物燃料电池的优点有很多，如能量转换率高，不需要使用铂作催化剂，可以使用含碳量较高的燃料（如煤气）。因为电解质是固体的，所以电池单体及电池组不仅可以设计平板型还可以是圆筒形等。

高温固体氧化物燃料电池运行温度高，对材料要求高，而且还存在热膨胀等问题，这些问题导致其成本很高，阻碍了固体氧化物燃料电池的推广应用和普及。在固体氧化物燃料电池中，连接体是它的关键组件之一，其成本多少直接决定了整个固体氧化物燃料电池的成本。而中温（650℃~800℃）固体氧化物燃料电池技术的发展使得应用价格低廉的金属材料来制备连接体成为可能。以下将简单介绍固体氧化物燃料电池连接体的发展现状和研究情况。

1.2固体氧化物燃料电池金属连接体