摘 要:为了评价阴极侧隔板在熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）环境下的耐蚀性，用SUS316奥氏体不锈钢以及同时扩散渗镀Al的SACC－SUS316不锈钢作为阴极侧隔板材料，使用SUS316不锈钢时，腐蚀分三个阶段进行：腐蚀产物从生成到趋于稳定，保护膜从形成到遭受破坏；保护膜被破坏后的加速腐蚀，SUS316不锈钢在阴极侧的腐蚀速度快，若表面不作适当处理，就不能用作阴极侧隔板，否则会严重影响电池长时间工作的稳定性。SACC－SUS316不锈钢较SUS316不锈钢更具耐蚀性，尤其在923k温度下持续工作480h也不会发生腐蚀性，SACC－SUS316不锈钢较SUS316不锈钢更具耐蚀性，尤其在923k温度下持续工作480h也不会发生腐蚀，由此认为这种不锈钢将成为新一代阴极侧隔板材料。
关键词： 隔板 熔融碳酸盐 燃料电池 腐蚀速度 奥氏体不锈钢 电镀
1 前言
近年来，世界各国十分重视能源和环保问题，在能源开发和防止环境污染方面作出了很大的努力。作为替代能源之一的燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的电化学发电装置，具有能量转换效率高、不污染环境等优点，受到人们的普遍关注。
燃料电池因所用的电解质不同，类型有好多种，其中熔融碳酸盐燃料电池MCFC(Molten CarbonateFull Cel1)因在9OO～950K高温下工作，故无需使用白金催化剂 它还具有能够直接利用高温废气余热的优点 由于能够利用氢、一氧化碳和甲烷等燃料，从燃料多样化来看，MCFC作为新一代燃料电池已引起人们的高度重视MCFC不但在高温下工作，而且使用腐蚀性很强的碳酸盐电解质，能使组成电池的材料长时间暴露在高温熔融盐电解质以及阳极还原性和阴极氧化性环境中，由此可见，腐蚀现象是相当严重的。为了使NCFC实用化.必须解决阴极侧隔板腐蚀和NiO阴极溶解两大问题。虽然目前开发的新型合金材料或表面处理技术都是为了解决隔板材料的腐蚀问题，但至今未开发出具有良好耐蚀性的材料 尽管存在耐蚀性问题，实际使用时只能以奥氏体不锈钢作为阴极侧隔板材料 因此，弄清奥氏体系不锈钢的腐蚀行为和机理是非常重要的。
最近，笔者为开发耐蚀性良好的隔板材料，研究了奥氏体系不锈钢在MCFC工作条件下的物理性质以及台金元素对腐蚀行为影响的规律，也研究了奥氏体系不锈钢表面同时扩散渗镀Al和cr的方法，取得了极有价值的研究结果。
2 实验方法
用于实验的材料为SUS316钢板(0.06%C一0.66% Si一0 92% Mn一0.02% P一0.005% S一10.48%Ni一16.82%Cr一2.04%Mo，余下成分为)实验时，用于试样的不锈钢板被剪切成10irmt X 10mm X 1mm后，放入丙酮液中进行超声波清洗 然后，采用化学沉积法，对试片进行密封渗镀处理，并将Al和Cr同时扩散镀覆到试片上(镀覆厚度约50~nn)，制成SACC—SUS316不锈钢板试样 和Cr同时扩散渗镀则采用二段法，在所用填料中，母台金(80Cr一20A1)占25% 、活性剂(N Ch)2% 、情性剂(d—A1 )73% 。电解质是将Li2co3粉末(粒度lObtm)与K^c0]粉末(粒度100~nn)按62：38的克分子比进行配比，用球磨机粉碎后，置人坩锅加热到923K呈熔融盐状态时，再把试样浸入其中进行试验。
电解质加人量按试样表面积大小调至4ks/ms。腐蚀试验按上述组成的电解质熔融盐在大气下浸人试样的EE条件(EE：Electrolyte Environ.merit)，以及在电解质阴极中以3.08cI耵 /s通人氧化性气体(Air：c =70：30)设定的阴极气氛FOE条件下(EE：Electrolyte and Oxidant gas Environment)分别进行。之所以采用上述加热温度923K，电解质加八量4k 、阴极氧化性气体流^量3.08cm~/s，是因为它们最接近MCFC的实际工作条件
腐蚀失莺量的测定采用以下方法：首先.将浸渍试验后的试片浸人含1 8%NaOH和3%KblnQ的溶液中.煮沸4h后.用蒸馏水洗净，再用10%柠檬酸氨液浸渍.随后用水或丙酮清洗，彻底去除电解质和腐蚀牛成物后，反复测定试样质量3次.最后根据其平均值来确定腐蚀失重量。为了研究腐蚀行为和腐蚀生成物，在5%H，so3水溶液中浸渍数秒后，只去除附在试样上的电解质.再进行SEM和EPMA分析。为弄清腐蚀生成物的形成过程，还对腐蚀层表面和腐蚀生成物进行XRD分析
3 实验结果与分析
3.1 SACC—SUS316不锈钢板的镀覆性
图1为SUS316不锈钢板经过密封渗镀后成为SACC—SUS316不锈钢板的试样断面组织从图中可见.AI和cr同时扩散镀层是由试样表层厚度约5Ogre的外层A和内部扩散屋B构成的在看到内部扩散层存在一些球状粗大析出相时.还可看到较均匀地弥散分布的微细析出相 图2为图1所示试样表层的x射线衍射图，由此可见.扩散镀层的外层F打NiAl，Ni3Al ，FeAl2和FeCr等化合物相构成。
笔者最近对奥氏体不锈钢进行了AI和cr同时扩散渗镀实验 研究结果表明，扩散层外层主要由NiA1和Ni1Al构成.内层可观察到8一Ni，A1的粗大析出物与E—Crshl8的微细均匀弥散相。该结果与x射线衍射结果一致 Bangm等人也对奥氏体系不锈钢进行了Al扩散镀覆实验，所形成的扩散镀层外层 一NiA1相的耐蚀性优于奥氏体基体.内部扩散层的基体组织为bcc铁素体。而且，内部扩散层富Nj粗大0一NiAl析出相纤维状发达，微细NiA1析出相弥散分布均匀。这种0一NiAl析出相呈纤维状粗大发达，不仅阻碍了Al和cr由外层向内层的固相扩散，也抑制了渗镀层的成长，因而这不是所期望的。本实验尚未发现类似这种粗大析出相的纤维状发达现象，这是因为除气相扩散外，本实验还采用能固相扩散的二段镀覆法。
