[发明专利]固体氧化物电池堆中互联和电池之间的改进的接触

说明书

通过固体氧化物电池(SOC)堆中SOC的氧电极或氧侧接触层与经涂覆的铁素体不锈钢互联之间的接触点实现了SOC堆中互联和氧电极材料之间改进的接触，其中金属互联上的涂层包含Cu。

技术领域

本发明涉及在固体氧化物电池(SOC)堆中实现互联(interconnect)和氧电极材料之间的改进的接触。更具体地，本发明涉及固体氧化物电池堆中固体氧化物电池的氧电极或氧侧接触层与经涂覆的铁素体不锈钢互联之间的接触点。

背景技术

固体氧化物电池(SOC)通常包括被设计用于不同应用的电池，例如固体氧化物燃料电池(SOFC)和固体氧化物电解电池(SOEC)，其在任一种情况下包含布置在两个电极之间的固体电解质层，一个电极充当阴极且另一个电极充当阳极。这些类型的电池在本领域中是众所周知的并且描述在WO 2012/062341和EP 2 194 597 A1等中，两者属于申请人和丹麦技术大学(Technical University of Danmark)。

固体氧化物燃料电池包括氧-离子传导性电解质、氧电极(阴极，氧在此处被还原)和燃料电极(阳极，燃料(例如，氢、甲烷或天然气)在此处被氧化)。SOFC中的总反应是所用的燃料和氧以电化学方式反应，产生电、热和被氧化的物质。如果使用氢气作为燃料，则被氧化的物质是水，如果使用一氧化碳作为燃料，则被氧化的物质是二氧化碳，且对于烃燃料，被氧化的物质是水和二氧化碳的混合物。

固体氧化物电解电池包括氧离子传导性电解质、燃料电极(阴极，被氧化的物质(例如，水或二氧化碳或两者)在此处借助于外部施加的电场而被还原)和氧电极(阳极，氧离子在此处被氧化成分子氧)。SOEC中的总反应是使用电和热将被氧化的物质电化学转化为被还原的物质。如果供给到堆中的被氧化的物质是水，则在燃料电极上形成氢。如果被氧化的物质是二氧化碳，则在燃料电极上形成一氧化碳。如果被氧化的物质是水和二氧化碳的混合物，则产生一氧化碳和氢气的混合物(也称为合成气)。

SOEC在适合于高温电解的温度下操作，即与SOFC的温度类似的温度(约500至约1100℃)。需要高操作温度以确保电解质中足够高的氧离子传导性。用于SOC的常用电解质材料包括经氧化钇稳定化的氧化锆(YSZ)、经氧化钪稳定化的氧化锆(ScSZ)、氧化钆掺杂的氧化铈(CGO)、氧化钐掺杂的氧化铈(CSO)、锶和镁掺杂的镓酸镧(LSGM)等。

SOC电极通常由导电材料和电解质氧化物的复合材料制备。例如，对于由YSZ制成的电解质，常规的燃料电极是Ni-YSZ、陶瓷-金属(金属陶瓷)复合材料。类似地，氧电极通常是电解质材料(例如，YSZ或CGO)和氧电极活性材料的复合材料。氧电极活性材料包括通式为A_xBO_3±δ的钙钛矿，其中A和B表示金属离子，O表示氧，x表示A位点非化学计量的水平(过量或不足)，且δ表示氧非化学计量。相关钙钛矿的实例包括诸如掺锶锰酸镧(LSM)、掺锶铁酸镧(LSF)、掺锶钴酸镧(LSC)、掺锶镧铁酸盐-钴酸盐(LSCF)、掺锶钡铁酸盐-钴酸盐(BSCF)、掺锶钴酸钐(SSC)的材料和本领域技术人员已知的其他钙钛矿。