[發(fā)明專利]燃料電池用奧氏體系不銹鋼

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580069613.3
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號: CN107109604B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金光珉;金鐘熙;曹基勛;徐輔晟
• 申請（專利權(quán)）人: POSCO公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/48;C22C38/54;C22C38/06
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;張晶

本發(fā)明涉及一種燃料電池用奧氏體系不銹鋼，以重量％計，包含：C：0.05～0.09％、Si：0.5％以下(0％除外)、Mn：2.5～5.0％、Cr：21～23％、Ni：10～12％、Nb：0.2～0.7％、N：0.25％以下(0％除外)、Al：0.2％以下(0％除外)、S：0.003％以下(0％除外)、B：0.01％以下(0％除外)及余量的Fe和其他不可避免的雜質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃料電池用奧氏體系不銹鋼，更詳細(xì)地，涉及一種可用作熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)的結(jié)構(gòu)材料的燃料電池用奧氏體系不銹鋼。

背景技術(shù)

熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC，Molten Carbonate Fuel Cell)是一種高效且環(huán)保的發(fā)電裝置。熔融碳酸鹽燃料電池的主要構(gòu)件由發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的陽極和陰極、包含碳酸鹽電解質(zhì)的基體、用于集電和氣體分配的集電體、用于導(dǎo)電和氣體的流入及流出的隔板等組成。陽極集電體是使用在陽極環(huán)境下穩(wěn)定的鎳、鎳合金、STS 310S等，陰極集電體是使用316L，隔板是使用316L或310S。通常，電解質(zhì)在熔融碳酸鹽燃料電池的工作溫度650℃下是以熔融狀態(tài)存在。集電體和隔板暴露于650℃的熔融碳酸鹽和陽極、陰極上產(chǎn)生的氣體中，因此，被腐蝕的風(fēng)險高。如上所述，當(dāng)集電體和隔板中發(fā)生腐蝕時，在不銹鋼表面上形成具有高電阻的非導(dǎo)電性腐蝕產(chǎn)物，導(dǎo)致電阻的增加和電解質(zhì)的損失，從而引發(fā)整個燃料電池性能的降低。尤其，就目前用作熔融碳酸鹽燃料電池的陰極集電體材料的STS 316L材料而言，雖然具有導(dǎo)電性優(yōu)異的優(yōu)點，但是長時間使用時，因較低的耐蝕性而導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物急劇增加，因此具有引發(fā)電池性能降低的致命缺點。

作為解決熔融碳酸鹽燃料電池中的不銹鋼的腐蝕問題的方法，目前公開的熔融碳酸鹽型燃料電池的隔板制造方法(韓國授權(quán)專利10-0259213(2000.03.20))、熔融碳酸鹽燃料電池用隔板的防腐涂覆方法(韓國授權(quán)專利10-1311784(2013.09.13))、熔融碳酸鹽燃料電池隔板(韓國授權(quán)專利10-0435420(2004.06.01))等中提出了在不銹鋼表面上采用防腐涂覆的方法。

但是，雖然在不銹鋼表面上涂覆鎳或鋁來提高耐蝕性的方法有助于耐蝕性本身的提高，但是也存在問題。例如，當(dāng)形成鎳涂層部分時，由于在鎳涂層部分形成碳化物的滲碳現(xiàn)象，可能會導(dǎo)致耐蝕性降低，當(dāng)形成鋁涂層部分時，形成鋁氧化物，從而會發(fā)生使接觸電阻降低等問題。

并且，就通過在隔板與電極接觸的部分涂覆TiN并在其上面再次涂覆Ni來提高耐蝕性的方法而言，無法控制不銹鋼表面上形成的腐蝕產(chǎn)物自身的導(dǎo)電性，并且因涂覆所需的額外的費用，導(dǎo)致隔板的制造費用的增加。

因此，需要能夠省略額外的涂覆工藝的同時保持高導(dǎo)電性和耐蝕性的新型不銹鋼。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明是為了解決如上所述的問題而提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種在高溫環(huán)境下接觸電阻保持在預(yù)定水平以下的燃料電池用奧氏體系不銹鋼。

技術(shù)方案

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個實施例的燃料電池用奧氏體系不銹鋼，以重量％計，包含：C：0.05～0.09％、Si：0.5％以下(0％除外)、Mn：2.5～5.0％、Cr：21～23％、Ni：10～12％、Nb：0.2～0.7％、N：0.25％以下(0％除外)、Al：0.2％以下(0％除外)、S：0.003％以下(0％除外)、B：0.01％以下(0％除外)及余量的Fe和其他不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明的一個實施例的燃料電池用奧氏體系不銹鋼，其特征在于，所述不銹鋼在650℃的熔融碳酸鹽環(huán)境下暴露2000小時時，在表面上形成接觸電阻為80mΩ*cm²以下的氧化皮(scale)。

本發(fā)明的一個實施例的燃料電池用奧氏體系不銹鋼，其特征在于，所述氧化皮包含Cr氧化物和Mn氧化物。