Mn_1.5Co_1.5O₄ spinel conducting coatings on Al453 ferritic steel with regard to their application as interconnects in IT-SOFC

• Autorzy: Kruk A. , Stygar M. , Brylewski T. , Przybylski K.

Warianty tytułu

PL

Przewodzące powłoki spinelu Mn_1.5Co_1.5O₄ na stali ferrytycznej Al453 z przeznaczeniem na interkonektory do ogniw paliwowych typu IT-SOFC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The ferritic AL453 steel is one of potential metallic interconnect materials for intermediate-temperature solid oxide fuel cells. However, the evaporation of chromium from the chromia scale formed on this steel and the increasing thickness of this scale result in the slow deterioration in the electrical properties of the interconnect’s elements. In order to improve fuel cell efficiency, the surface of the interconnect material was modified by applying a protective-conducting Mn_1.5Co_1.5O₄spinel coating. Thermal and electrical tests of the La_0.8Sr_0.2FeO₃ cathode - AL453/ Mn_1.5Co_1.5O₄ interconnect system at 1073 K for 200 hrs in air confirmed the effectiveness of the spinel layers as a means of stopping chromium diffusion from the AL453 steel and inhibiting oxidation, while at the same time promoting electrical contact and minimizing cathode-interconnect interfacial resistance.

PL

Jednym z potencjalnych materiałów na metaliczne interkonektory do stałotlenkowych ogniw paliwowych typu IT-SOFC jest stal ferrytyczna AL453.Wzwiązku z parowaniem chromu z powierzchni ochronnej zgorzeliny tlenku chromu oraz wzrostem jej grubości następuje pogorszenie właściwości elektrycznych interkonektora. W celu poprawy wydajności ogniwa paliwowego, stosuje się modyfikacje interkonektor polegającą na nakładaniu na jego powierzchni ochronno-przewodzącej powłoki spinelu Mn_1.5Co_1.5O₄. Przeprowadzone testy termiczne i elektryczne układu katoda La_0.8Sr_0.2FeO₃- interkonektor AL453/ Mn_1.5Co_1.5O₄w 1073 K przez 200 godz. w powietrzu potwierdziły wysoką efektywność powłoki spinelowej jako bariery zaporowej dla dyfuzji chromu ze stali AL453 oraz jej utleniania co w efekcie prowadzi do spadku oporu elektrycznego na interfejsach układu katoda-interkonektor.

Słowa kluczowe

EN

interconnect; ferritic stainless steel; spinel-based coatings; microstructure; electrical resistance

PL

interkonektor; ferrytyczna stal nierdzewna; przewodząca powłoka spinelu; mikrostruktura; opór elektryczny

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 2
• Strony: 377--381
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Kruk A.

• AGH University of Science and Technology, 30-059 Kraków, Poland

autor

Stygar M.

• AGH University of Science and Technology, 30-059 Kraków, Poland

autor

Brylewski T.

• AGH University of Science and Technology, 30-059 Kraków, Poland

autor

Przybylski K.

• AGH University of Science and Technology, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] N. Q. Minh, T. Takahashi, Science and Technology of Ceramic Fuel Cells. Elsevier, Amsterdam 1995.
• [2] M. Mosiałek, M. Dudek, J. Wojewoda-Budka, Arch. Metall. Mater. 58, 275 (2013).
• [3] J. W. Fergus, Mater. Sci. Eng. A 397, 271 (2005).
• [4] W. J. Quadakkers, J. Piron-Abellan, V. Shemet, L. Singheiser, Mater. High Temp. 20, 115 (2003).
• [5] T. Brylewski, M. Nanko, T. Maruyama, K. Przybylski, Solid State Ionics 143, 131 (2001).
• [6] K. Hilpert, D. Das, M. Miller, D. H. Peck, R. Wei, J. Electrochem. Soc. 143, 3642 (1996).
• [7] X. Chen, P. Y. Hou, C. P. Jacobson, S. J. Visco, L. C. De Jonghe, Solid State Ionics 176, 425 (2005).
• [8] Z. Yang, G. Xia, S. P. Simner, J. W. Stevenson, J. Electrochem. Soc. 152, A1896 (2005).
• [9] Z. Yang, G. Xia, J. W. Stevenson, Electrochem. Solid-State Lett. 8, A168 (2005).
• [10] B. Hua, J. Pu, W. Gong, J. Zhang, F. Lu, L. Jian, J. Power Sources 185, 419 (2008).
• [11] Z. Yang, G. G. Xia, X .H. Li, J.W. Stevenson, Int. J. Hydrogen Energy 32, 3648 (2007).
• [12] A. Petric, H. Ling, J. Am. Ceram. Soc. 90, 1515 (2007).
• [13] N. Shaigan, W. Qu, D. G. Ivey, W. Chen, J. Power Sources 195, 1529 (2010).
• [14] K. Wang, Y. Liu, J. W. Fergus, J. Am. Ceram. Soc. 94, 4490 (2011).
• [15] M. Kakihana, J. Sol-Gel Sci. Technol. 6, 7 (1996).
• [16] Z. Yang, G. Xia, Z. Nie, J. Templeton, J.W. Stevenson, Electrochem. Solid State 11, B140 (2008).
• [17] K. Przybylski, T. Brylewski, J. Prażuch, Schriften des Forschungszentrums Jülich, Reihe Energietechnik/ Energy Technology (Germany) 15, Part II, 741 (2008).
• [18] S. Chevalier, G. Caboche, K. Przybylski, T. Brylewski, J. Appl. Electrochem. 39, 529 (2009).
• [19] A. Kruk, M. Stygar, T. Brylewski, K. Przybylski, in: R. Bjørge, F. J. H. Ehlers and R. Holmestad (Eds.), 7th International Conference on the Physical Properties and Application of Advanced Materials (ICPMAT 2012), NTNU - Trondheim Norwegian University of Science and Technology, p.140 (2012).
• [20] W. Z. Zhu, S. C. Deevi, Mater. Res. Bull. 38, 957 (2003)