CN101834298A

CN101834298A - 用于高温固体电解质燃料电池的连接体

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Publication number: CN101834298A
Application number: CN201010130430A
Authority: CN
Inventors: M·布兰德纳; W·克劳斯勒; G·莱希特弗里德; A·韦斯库托尼斯
Original assignee: Plansee SE
Current assignee: Plansee SE
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: JP2010219045A; HK1144735A1; JP5497493B2; US20100233576A1; KR101681326B1; CA2695062C; EP2230707B1; CA2695062A1; DE502010000009D1; CN101834298B; US9029044B2; KR20100103391A; AT11555U1; ATE503280T1; ES2358971T3; EP2230707A1; DK2230707T3

Abstract

本发明描述了一种用于高温固体电解质燃料电池的连接体，所述连接体由烧结铬合金构成，所述烧结铬合金具有烧结孔隙，并且含有大于90重量％的Cr、3重量％至8重量％的Fe、以及可任选的0.001重量％至2重量％的选自由稀土金属所组成的组中的至少一种元素；其中所述铬合金含有0.1重量％至2重量％的Al，并且所述烧结孔隙至少部分被含有Al和Cr的氧化化合物所填充。所述连接体具有高的不透气性以及尺寸稳定性。

Description

用于高温固体电解质燃料电池的连接体

技术领域

本发明涉及用于高温固体电解质燃料电池的连接体(interconnector)，该连接体由烧结铬合金构成，其中所述烧结铬合金具有烧结孔隙，并且含有大于90重量％的Cr、3重量％至8重量％的Fe以及可任选的0.001重量％至2重量％的选自由稀土金属所组成的组中的至少一种元素。本发明还涉及制造连接体的方法、以及制造具有连接体的高温固体电解质燃料电池的方法。

背景技术

金属连接体(也称为双极板或集电体)是高温固体电解质燃料电池(也称为固体氧化物燃料电池(SOFC)或高温燃料电池)的必要部件。高温固体电解质燃料电池通常在650℃至1000℃的温度下工作。其电解质由能够传导氧离子、而为电子的绝缘体的固体陶瓷材料构成。文献K.Wincewicz、J.Cooper，“Taxonomies of SOFC material andmanufacturing alternatives”，Journal of Power Sources(2005)中描述了作为电解质材料的如下材料：掺杂了钇、钪或钙的氧化锆(YSZ、SSZ或CSZ)、掺杂氧化镧和掺杂氧化铈。对于阴极和阳极，则采用传导离子和电子的陶瓷，例如，将掺杂了锶的锰酸镧(LSM)用于阴极，将镍-YSZ(或者SSZ、CSZ)金属陶瓷用于阳极。

连接体被设置在各电池之间，其中电池、可任选存在的接触层、以及连接体相互堆叠从而形成叠堆。连接体将各电池串联在一起，从而收集这些电池所产生的电。此外，连接体对电池进行机械支撑，并且起到分隔并输送阳极侧和阴极侧的反应气体的作用。连接体既暴露于高温下的氧化介质中，又暴露于高温下的还原介质中。这需要其具有相应高的耐腐蚀性。

另外，在由室温至最高使用温度的范围内，连接体的热膨胀系数必须与电解质材料、阳极材料和阴极材料的热膨胀系数良好地匹配。此外还要求连接体是不透气的、具有高且恒定的电子传导率，并且在使用温度下还具有极高的导热率。

一般而言，形成氧化铝和氧化铬的合金(有时具有一定比例的硅)由于具有良好的高温耐腐蚀性，因而其主要被用于各种高温应用中。由于Al₂O₃和SiO₂具有低的电子传导率，因此提议优选将形成氧化铬的合金用在高温固体电解质燃料电池的连接体中。铬-铁合金表现出匹配极佳的热膨胀行为以及高的耐腐蚀性。可通过添加钇来进一步提高其耐腐蚀性。在专利文献JP-A-02258946中披露了这样一种铬合金，其含有5重量％至50重量％的Fe、以及粒径为1μm至10μm的稀土金属氧化物，其中所述稀土金属选自由Y、La、Ce和Nd所组成的组。另外，专利文献EP-A-0 510 495特别描述了一种氧化物分散体增强的耐热性烧结材料，其含有0.2重量％至2重量％的精细分散形式的Y₂O₃，该Y₂O₃的粒径不超过0.1μm，其中基质材料尤其还可由这样的铬基材料构成，该铬基材料含有0重量％至20重量％的Fe以及0重量％至10重量％的选自由Al、Mo、W、Nb、Ta、Hf和Al-Ti所组成的组中的元素。加入Fe以提高可烧结性。在基质中还有以析出的金属间化合物的形式存在的Al，以提高其强度。该材料是通过机械合金化制成的；作为致密化工艺，其仅提及了借助于压力的烧结工艺，即热压、热等静压和粉末热挤压。

专利文献EP-A-0 570 072描述了一种铬合金，其含有：0.005重量％至5重量％的至少一种稀土金属氧化物；0.1重量％至32重量％的选自由Fe、Ni和Co所组成的组中的至少一种金属；至多30重量％的选自由Al、Ti、Zr和Hf所组成的组中的至少一种金属；至多10重量％的选自由V、Nb、Mo、Ta、W和Re所组成的组中的至少一种金属；至多1重量％的选自由C、N、B和Si所组成的组中的至少一种元素。该合金是通过以下方法制得的：粉末混合、压制、烧结、将烧结板包封在钢板内、并对包封后的板进行热轧。

美国专利US 3,516,865中首次披露了将Cr-Fe合金用于燃料电池。其Cr含量为15重量％至85重量％。该合金可任选地含有Y、Hf、Zr或Th。专利文献EP-A-0 578 855描述了一种用于具有陶瓷固体电解质(由YSZ构成)的高温固体电解质燃料电池的金属部件，该金属部件由铬合金构成，所述铬合金含有3原子％至10原子％的Fe以及0.5原子％至5原子％的稀土金属和/或稀土金属氧化物。

专利文献WO 95/026576 A1披露了一种由合金构成的双极板，该合金形成氧化铬(例如Cr-5Fe-1Y₂O₃)，并且该双极板在气体通道的区域中具有富含铝的表面层。通过渗铝法形成金属间相Cr₅Al₈或Cr₄Al₉，从而制得富含铝的区域。再通过复杂的研磨工艺而除去电接触表面区中的富含铝的区域，以防止发生因形成Al₂O₃而造成的导电率下降。在使用过程中，在气体通道壁上形成Al₂O₃。

由于连接体具有复杂的表面形貌以形成限定的流路，因此可制成最终形状而无需进行后续加工的粉末冶金工艺是优选的。

因此，专利文献WO 02/055747 A1描述了一种用以制造由合金制成的高密度成型体的粉末冶金工艺，其中所述合金含有至少20重量％的Cr、Fe以及一种或多种附加的金属和/或陶瓷合金成分，其中使用粉末混合物压制连接体并且烧结至接近其最终形状，所述粉末混合物含有元素铬粉末以及由铁和其他合金成分构成的预合金粉末。以这种方法制得的连接体可通过焊接进行连接，而无需进行额外的加工就得到即可使用的连接体。总体而言，这种低成本的制造方法是将铬合金作为连接体材料而广泛地引入高温固体电解质燃料电池中的重要的基本前提。极高纯度的铬粉末(2N5)的使用导致制造成本高。使氧化铬层的导电率降低的元素受到了特别的关注。达到高纯度需要使用高等级的矿石并需要特殊的纯化工艺。由于高温固体电解质燃料电池的工业应用需要降低系统成本，并且连接体在总成本中占有相当大的比重，因此使用更为廉价的粉末是有利的。

专利文献WO 2004/012885 A2描述了一种制造成型部件(例如，连接体)的工艺，该工艺包括将粉状起始材料压制并烧结至接近其最终形状，并且通过两级压制工艺来进行成型，其中所述成型部件由盘状或板状基体构成，并且该基体具有通过倾斜的侧面而过渡到基体中的多个球状或脊状突起区域。使部件具有最终形状的粉末冶金工艺仅在低至中等烧结收缩率的情况下才可以使用，这是因为：由于粉末的物理性质发生波动而不能将高的烧结收缩率保持为足够恒定的值。此外，烧结工艺后的残余孔隙率对产生最终形状的第二压制步骤是有利的。

因此，如专利文献WO 2004/012885 A2中所述而制得的部件具有残余孔隙率。通过形成基质材料的氧化物来填充烧结孔隙是已知的。在由烧结钢制成的产品的情况下，该工艺被称作青铜化(bronzing)。此时，在高温下将烧结部件在蒸气中进行处理，使得烧结孔隙被Fe₂O₃填充。在铬合金的情况下，也可用相应的氧化物填充烧结孔隙。然而，不利之处在于：烧结孔隙的填充是从外部向内进行的，结果氧气会渗透至连接体的内部，因而随着加工时间的延长，会妨碍中心区域附近的孔隙的均匀填充。此外，连接体在表面上通常具有球状和/或脊状结构，从而造成局部壁厚不一。这也造成了难以实行低成本且可靠的工艺。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种连接体、以及制备该连接体的方法，其中所述连接体具有与陶瓷部件相匹配的热膨胀系数、高的尺寸稳定性、在还原及氧化介质中均具有高的耐腐蚀性、在与阳极和阴极接触的表面区域内具有高导电性，此外还具有高的不透气性，并且制造成本低。本发明的另一目的是提供包括陶瓷固体电解质和具有上述性能特征的连接体的高温固体电解质燃料电池，其中所述固体电解质包含稳定化的氧化锆。

本发明的目的是通过权利要求1的连接体、权利要求11的高温固体电解质燃料电池、以及权利要求12的用以制备连接体的方法而实现的。

所述连接体由烧结铬合金构成，该烧结铬合金含有大于90重量％的Cr、3重量％至8重量％的Fe、以及可任选的0.001重量％至2重量％的选自由稀土金属所组成的组中的至少一种元素。所述铬合金含有0.1重量％至2重量％的Al，优选的情况是，超过80重量％、优选超过90％、尤其优选超过99％的Al以同时含有Cr的氧化化合物的形式存在。剩余的Al(如果还存在的话)则以溶解形式存在，以非氧化化合物或者以金属间相的形式存在。溶解的Al的含量优选低于200μg/g，优选低于100μg/g，尤其优选低于50μg/g。

在确定Al含量时，要考虑连接体中的Al的总含量，而不管其结合形式。如果铬合金的Al含量低于0.1重量％，则含有Al和Cr的氧化化合物中所引入的Al不足。如果Al含量高于2重量％，则在晶界及晶粒内部形成的含有Al的氧化析出物的量增加。铬合金优选的铝含量为0.15重量％至0.5重量％。

烧结铬合金还含有烧结孔隙，烧结孔隙优选为2体积％至20体积％，更优选为4体积％至15体积％，并且这些烧结孔隙至少部分被含有Al和Cr的氧化化合物所填充。可以仅通过高的烧结收缩率来达到较低的孔隙率。但是高的烧结收缩率使得设定严格的尺寸公差更为困难。如果不能达到严格的尺寸公差，则需要进行高成本的后续加工。残余孔隙率超过20体积％的连接体不具有足够高的强度及部件稳定性。此外，其不可能通过利用含有Al和Cr的氧化成分填充烧结孔隙而达到足够高的不透气性。

通过对烧结部件进行氧化处理，来实现含Al和Cr的氧化化合物对烧结孔隙的填充。氧化处理可作为单独的工序进行，或者可将其整合至烧结工艺中。烧结孔隙被均匀地填充，因而使得该工艺简便且可靠。此时，含有铝和铬的氧化物主要形成在烧结孔隙区域中，而在晶界和晶粒内部仅形成少量。形成在连接体外表面上的氧化物层优选含有至少90重量％的氧化铬。外氧化物层尤其优选含有至少95重量％的氧化铬。外氧化物层的Al含量优选低于常规分析方法的检出限(0.1重量％至1重量％)。氧化铬优选以Cr₂O₃的形式存在。这样便在表面上形成了具有极为优良的导电性的氧化物层。无论是通过制造工艺中的氧化处理而形成的氧化物层，还是在长期使用过程中形成的氧化物层均是如此。因此，原则上无需除去由制造工艺中的氧化处理而形成的氧化物层。如果需要洁净的金属表面，则可通过(例如)喷砂工艺来除去氧化物层。

含有Al和Cr的氧化化合物在烧结孔隙中的比例(基于含有Al和Cr的氧化化合物的总含量)优选超过65体积％，其在晶界处的比例优选低于20体积％，并且在晶粒内部的比例优选低于15体积％。尤其优选的情况是，含有Al和Cr的氧化化合物在烧结孔隙中的比例(基于含有Al和Cr的氧化化合物的总含量)超过85体积％，其在晶界处的比例低于10体积％，并且在晶粒内部的比例低于5体积％。

有利的是，含有Al和Cr的氧化化合物的Al/Cr平均比值(含量在各相应情况下均以原子％计)高于1。Al/Cr平均比值优选高于2，并且Al/Cr比值尤其优选高于5。如实施例中所示，能够测量到Al/Cr比值最高达到8.6。

有利的是，在符合700℃＜T＜1200℃的温度T下进行部件的氧化处理。在低于700℃时，反应速率低。当高于1200℃时，会形成含量可感测到的六价氧化铬。

含有Al和Cr的氧化化合物的形成确保了在连接体的整个横截面上孔隙被均匀填充。这避免了连接体在高温固体电解质燃料电池的工作期间进一步发生内部氧化和膨胀。因此，确保了在高温固体电解质燃料电池的工作期间，叠堆中的陶瓷电池部件不会受损(例如断裂)。

含有Al和Cr的氧化化合物优选由Al、Cr和O以及余量的典型杂质构成。有利的是，含有Al和Cr的氧化化合物以混合氧化物的形式存在。在这种情况中，混合氧化物不仅是各组分彼此之间完全相互溶解的氧化物，而且还是不再能够通过高分辨率分析方法(例如，分析型TEM)独立地分辨出各组分的氧化物。优选的氧化化合物为xAl₂O₃·yCr₂O₃。优选的化学计量因子x和y可由上述Al/Cr值得到。为了确保连接体在高温固体电解质燃料电池的整个运行时间内均具有足够的不透气性和尺寸稳定性，有利的是，铬合金的内部孔隙总体积的至少50％被含有Al和Cr的氧化化合物所填充。50体积％为平均值。各单独的孔隙所填充的氧化化合物的体积含量可较低，而不会由此损害部件的功能。填充程度相对较低的孔隙尤其为不与表面连通的那些孔隙。然而，这些孔隙即使在长期使用过程中也能保持稳定，因此对不透气性或对尺寸稳定性而言并不关键。被含有Al和Cr的氧化化合物填充的烧结孔隙的总体积优选高于75％，尤其优选高于90％。

优选的是，在铬合金中，超过80％、更优选超过90％、尤其优选超过99％的所存在的铝经过氧化处理而转化为氧化化合物。此时，粉末混合物中的铝的形式并不重要。例如，可处理这样的铬粉末，其中，Al以Al₂O₃、以金属Al、或者以金属Al和Al₂O₃的形式存在。

从铬合金的腐蚀行为而言，有利的是该合金含有0.001重量％至2重量％的选自由稀土金属所组成的组中的至少一种元素。稀土金属可以以溶解或结合的形式存在，优选以氧化形式存在。当合金含有0.005重量％至0.5重量％的钇时可获得最佳效果。钇可以以溶解的金属形式和/或钇氧化物形式和/或钇的混合氧化物形式存在。作为优选的钇的混合氧化物，可以提及基于Al-Y和/或Al-Cr-Y的混合氧化物。由于钇会降低铬合金的可烧结性，因此添加钇还有助于保持严格的尺寸公差。由于随后可在高温下进行烧结而不会发生可感测到的烧结收缩，因此这一点是很重要的。从连接体的不透气性和耐腐蚀性的角度来说，高的烧结收缩率是有利的，但是其会对能否制成形状与最终形状接近的部件的能力造成不利的影响。可通过高的烧结温度来实现铬合金的优异的均匀化。可以认为，通过含有Y的析出物可降低晶界扩散速率，并减少由位错的横向滑移而产生的空位。

此外，铬合金还可含有至多3重量％的不溶于铬合金的其他成分、以及至多1重量％的可溶于铬合金的其他成分，而不会造成其使用特性受到不可接受的损害。其他不溶性成分的含量优选＜1重量％，而其他可溶性成分的含量优选＜0.1重量％。不溶性成分的实例为Si。

因此，铬合金优选具有如下组成：

-＞90重量％的Cr；

-3重量％至8重量％的Fe；

-0.1重量％至2重量％的Al；

-可任选的0.001重量％至2重量％的选自由稀土金属所组成的组中的至少一种元素；

-可任选的至多3重量％的至少一种不溶于铬合金的其他成分；

-可任选的至多1重量％的至少一种可溶于铬合金的其他成分；

-余量为氧和杂质。

铬合金优选具有如下组成：

-＞90重量％的Cr；

-3重量％至8重量％的Fe；

-0.1重量％至2重量％的Al；

-可任选的至多1重量％的至少一种不溶于铬合金的其他成分；

-可任选的至多0.1重量％的至少一种可溶于铬合金的其他成分；

-余量为氧和杂质。

铬合金尤其优选具有如下组成：

-＞90重量％的Cr；

-3重量％至8重量％的Fe；

-0.1重量％至2重量％的Al；

-0.005重量％至0.5重量％的Y；

-余量为氧和杂质。

本发明的连接体可有利地用于具有由稳定化的氧化锆构成的固体电解质的高温固体电解质燃料电池中。可通过现有技术已知的方式，用钇、钙或钪使氧化锆稳定化。作为阴极，可使用常规的陶瓷阴极材料，如掺杂锶的锰酸镧。对于阳极，同样可使用经过验证的材料，例如，由镍和稳定化的氧化锆构成的金属陶瓷材料。

在制备连接体时，可使用如专利文献WO 02/05574 7A1和/或WO2004/012885 A2中所描述的粉末冶金工艺或各工序。

合适的Cr粉末尤其为粒径＜200μm、优选＜160μm(经激光散射测量)的粉末。Cr粉末优选含有金属形式或结合为Al₂O₃形式的Al。Al含量(金属形式的Al和结合形式的Al的总量)优选为2000μg/g至10000μg/g，Si含量为＜700μg/g。优选的情况为，使用元素Fe粉末或Fe-Y预合金粉末。Fe-Y预合金粉末优选是由雾化工艺制得的。然而，也可使用Cr-Fe或Cr-Fe-Y预合金粉末。将各粉末组分在机械混合器或扩散混合器中混合，并向其中添加常规的压制助剂。将混合后的粉末混合物装入压制模具中，并在符合500MPa＜p＜1000MPa的压制压力p下进行致密化并成型。在压制后，在符合1200℃＜T＜固相线温度的温度T下，于还原气氛中进行烧结步骤。此时，从生坯中除去粘结剂的工序可作为整个烧结步骤的一部分工序而进行，或作为一个单独的工序而进行。

可供选用的另外一种方式是，优选在符合700℃＜T＜1200℃的温度T下，于还原气氛中对压制后的生坯进行预烧结。此时，从生坯中除去粘结剂的工序可作为整个预烧结步骤的一部分工序而进行，或作为一个单独的工序而进行。在符合500MPa＜p＜1000MPa的压制压力p下对预烧结的部件进行后压制。以校准压制(calibration pressing)的方式进行后压制，从而制得具有最终形状的连接体。由于预烧结工艺降低了铬合金的强度，因此可通过后压制工序来进行进一步的致密化。在后压制之后，在符合1200℃＜T＜固相线温度的温度T下，于还原气氛中进行烧结步骤。优选的情况是，根据专利文献WO 2004/012885中所披露的工艺来进行两级压制工序。

在接下来的步骤中，对部件进行氧化处理，优选在符合700℃＜T＜1200℃的温度T下进行氧化处理。可在(例如)空气或氧气中进行氧化处理。优选这样选择处理时间，使得在重量研究中，各相应温度下的增重的大于85％是在24小时的氧化时间内达到的。在进一步的工序中，可对氧化后的部件进行喷砂处理，由此除去存在于表面上的氧化物。

因此，优选的制备方法可归纳如下：

-使用混合粉末、部分预合金化的粉末和/或完全预合金化的粉末制备粉末混合物；

-通过在符合500MPa＜p＜1000MPa的压制压力p下模压而成型；

-在符合700℃＜T＜1200℃的温度T下，于还原气氛中可任选地进行预烧结，并且在符合500MPa＜p＜1000MPa的压制压力p下可任选地进行校准压制；

-在符合1200℃＜T＜固相线温度的温度T下，于还原气氛中进行烧结；

-优选在符合700℃＜T＜1200℃的温度T下进行氧化处理；

-可任选地进行喷砂处理。

也可通过其他适合的工艺来进行连接体的成型，例如金属粉末注射成型。粉末铸造和粉末挤压随后进行冲压步骤也是适合的制备工艺。

下面，将通过制备例来对本发明进行说明。

附图说明

图1：根据制备例得到的经烧结、氧化的连接体，从中央取的样品，TEM亮场图像，其示出了填充有含Al和Cr的氧化物的烧结孔隙，并标注了EDX分析点。

图2：根据制备例得到的经烧结、氧化的连接体，从其表面取的样品，TEM亮场图像，其示出了外氧化物层，并标注了EDX分析点。

图3：根据图1的分析点“基点(base)(1)”(烧结孔隙内的含有Al和Cr的氧化物)的EDX谱图。

图4：从中央取的样品的基质材料的EDX谱图。

图5：根据图2的分析点“基点(8)”(外氧化物层)的EDX谱图。

具体实施方式

例子：

制备具有最终形状的盘状连接体，其直径为120mm，总厚度为2.5mm，中心孔直径为8.8mm，并且在基体的一侧上具有高度为约0.5mm且宽度为5mm的脊状突起区域，并且在基体的相对一侧上具有高度为约0.7mm且宽度为5mm的脊状突起区域，并且还具有设置在脊状突起区域之间的球状突起区域，这些球状突起区域以固定的间距成排排列。为了达到该目的，首先制得由95重量％的铬粉末以及5重量％的预合金粉末构成的粉末混合物，并加入1重量％的微晶蜡作为压制助剂，其中所述铬粉末的Al含量为0.181重量％，并且预合金粉末由含有0.05重量％的钇的铁构成。所使用的粉末的粒径范围为36μm至160μm。通过在800MPa下进行模压以使得粉末混合物致密化并成型。随后在氢气中，于1000℃下对生坯进行3小时的预烧结。在第二压制模具中对经过预烧结的部件进行校准压制。此时，使模具具有这样的尺寸，该尺寸使得连接体在第二压制步骤后具有最终形状。

按照专利文献WO 2004/012885 A2中所述的方式构造压制模具。

然后在氢气中，于1450℃下对部件进行2小时的烧结。

随后在950℃的温度下对部件进行18小时的预氧化。

按照这种方式制得的连接体的平均密度为6.61g/cm³(由15个样品得到的平均值)。通过聚焦离子束(FIB)制备得自边缘附近的中央处(基于连接体的横截面)的样品、以及得自表面的样品，以便将样品在分析型TEM(Philips CM-20)上进行检测。通过能量分散X射线分析(EDX)对样品进行分析。在扫描电镜上进行形貌检测，结果表明孔隙被氧化物均匀填充。

透射电镜检测和EDX分析的结果归纳如下。图1示出了填充有氧化物的烧结孔隙。存在彼此相互连接的氧化物颗粒。图2示出了位于表面区域中的氧化物层。氧化物层的厚度为约6μm。图3示出了在烧结孔隙中形成的氧化物颗粒的EDX谱图。氧化物由Al、Cr和O构成。C峰为测量中的伪峰。元素分布图未将Al和Cr单独分辨开。因此，根据本发明所给出的定义，该氧化物为Al-Cr混合氧化物。计算得到的Al/Cr(原子％/原子％)比值为6.9。对各种情况中的烧结孔隙内的氧化物颗粒进行进一步检测，发现了存在富含Al的Al-Cr混合氧化物，其最低Al/Cr(原子％/原子％)比值为4.7，最高的Al/Cr(原子％/原子％)比值为8.6。也可在晶界处和晶粒内部检测到分散的氧化物，这些氧化物所含的Al和Cr同样具有高的Al/Cr比值。图4示出了基质材料区域内的测量点的EDX谱图。

由于进行了氧化处理，因此基质材料的Al含量低于检出限。基质材料仅含有对应于合金组成的Cr和Fe。C峰同样为测量中的伪峰。

图5示出了外氧化物层的EDX谱图。该氧化物层不含任何的Al。除了Cr和O之外，仅能检测出Si。所用Cr粉末的Si含量为0.052重量％。

所含的Si不会对长期使用行为产生不利的影响。

Cu峰和C峰为测量中的伪峰。

本发明的连接体具有优异的尺寸稳定性，并且其空气渗透率＜3×30^-4Pa。

Claims

1.一种用于高温固体电解质燃料电池的连接体，所述连接体由烧结铬合金构成，所述烧结铬合金具有烧结孔隙，并且含有大于90重量％的Cr、3重量％至8重量％的Fe、以及可任选的0.001重量％至2重量％的选自由稀土金属所组成的组中的至少一种元素；

所述连接体的特征在于：所述铬合金含有0.1重量％至2重量％的Al，并且所述烧结孔隙至少部分被含有Al和Cr的氧化化合物所填充。

2.根据权利要求1所述的连接体，其特征在于所述含有Al和Cr的氧化化合物的Al/Cr(原子％/原子％)比值高于1。

3.根据权利要求2所述的连接体，其特征在于所述含有Al和Cr的氧化化合物的Al/Cr(原子％/原子％)比值高于2。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的连接体，其特征在于所述含有Al和Cr的氧化化合物为Al-Cr混合氧化物。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的连接体，其特征在于所述含有Al和Cr的氧化化合物为xAl₂O₃·yCr₂O₃。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的连接体，其特征在于所述铬合金含有2体积％至20体积％的烧结孔隙。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的连接体，其特征在于所述铬合金的烧结孔隙总体积的至少50体积％被所述含有Al和Cr的氧化化合物所填充。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的连接体，其特征在于＜0.05重量％的Al溶解在所述铬合金的基质中和/或以金属间相的形式存在。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的连接体，其特征在于所述铬合金含有0.005重量％至0.5重量％的Y。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的连接体，其特征在于外表面不含氧化物，或者外表面具有包含至少90重量％的氧化铬的氧化物层。

11.一种高温固体电解质燃料电池，其包含陶瓷固体电解质以及根据权利要求1至10中任意一项所述的连接体，其中所述陶瓷固体电解质包含稳定化的氧化锆。

12.一种制备根据权利要求1至10中任意一项所述的连接体的方法，该方法的特征在于包括如下工序：

-通过在符合500MPa＜p＜1000MPa的压制压力p下模压而成型；

-优选在符合700℃＜T＜1200℃的温度T下进行氧化处理；

-可任选地进行喷砂处理。