固体氧化物燃料电池是一种可以直接将燃料中的化学能转化为电能的发电装置,同时拥有绿色和高效的巨大优势,对我国的能源发展战略影响深远。传统的固体氧化物燃料电池采用陶瓷材料作为支撑体,存在着强度低、生产成本高、密封技术不成熟等诸多问题,采用金属材料作为支撑体能有效地解决上述问题。因此,本论文将目光锁定工业430不锈钢薄片,在对其进行镀膜改性的基础上进行固体氧化物燃料电池结构设计与优化。本文采用电弧离子镀技术制备具有优异性能的430不锈钢保护膜层。通过对镀膜制备的锰钴尖晶石氧化物膜层、稀土掺杂锰钴尖晶石氧化物膜层以及对比样进行高温氧化行为分析,得到了抗氧化性好、防Cr毒害能力强、长期稳定且的保护膜层。研究结果表明,在高温氧化过程中形成的致密连续的锰钴尖晶石氧化物保护膜有效地防止了不锈钢表面Cr2O3的形成,800℃氧化1500 h后样品表面Cr元素含量仍保持在10%以内,而未镀膜样品表面Cr元素含量已经超过40%,稀土掺杂后的锰钴尖晶石氧化物膜层形成复合膜层能够抑制高温氧化过程中的元素扩散,进而抑制氧化膜生长,稀土掺杂膜层氧化1500 h后增重量仅为未掺杂膜层的70%,因而有着更加优异的高温稳定性和防Cr毒害能力。此外,本文进一步在性能优异的430不锈钢薄片上进行固体氧化物燃料电池结构设计与制备工艺优化。针对工业制备过程中存在的问题,设计了一种新型支撑体,提供微米级孔洞结构的同时提高了支撑体导电性。在此基础上,本文分别采用了丝网印刷和电弧离子镀技术制备了结构理想的电池结构层,并通过多种表征手段验证得出有效的半电池制备工艺:用Ni O浆料填充多孔支撑体,在新型支撑体上丝印阳极层后进行控温并辅助撑固的烘干处理,烘干后的电池需进行4 h的240℃排胶,然后在950℃下进行首圈氧化还原烧结形成形貌良好的阳极结构,随后在衬底温度为200℃、电弧直流电流为40 A的电弧离子镀工艺参数下制备GDC电解质层,800℃热处理后便得到了致密的电解质层。相较于目前普遍采用的粉末冶金法制备金属支撑体,本文中使用工业不锈钢并进行结构设计的新型支撑体更容易实现产业化,创新地将电弧离子镀技术应用在支撑体改性及电池制备领域为固体氧化物燃料电池商业化提供一种新的可能。