Influence of yttrium on the physicochemical properties of the Fe-25Cr ferritic steel for IT-SOFC interconnects

• Autorzy: Brylewski T. , Gil A. , Dąbek J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2015.11.11

Warianty tytułu

PL

Wpływ itru na poprawę właściwości fizykochemicznych stali ferrytycznej Fe-25Cr przeznaczonej na interkonektory do ogniw paliwowych IT-SOFC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study investigates the influence of yttrium ion implantation on the heat resistance and electrical conductivity of the Fe-25- Cr ferritic steel used as a material for interconnects applied in intermediate-temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs). The oxidation kinetics of the Fe-25Cr steel, both unmodified and modified, were determined during 200 hrs of observation under isothermal conditions in air and the Ar/H2/H2O and Ar/CH4/H2O gas mixtures at 1073K. A significant improvement in corrosion resistance was observed after surface modification. XRD and SEM-EDS investigations showed that a protective scale composed mainly of Cr2O3 had formed. The yttrium-implanted steel exhibited the lowest area-specific resistance (ASR), which did not exceed the level acceptable for IT-SOFC interconnect materials (0.1 Ω⋅cm2), unlike the ASR of the unmodified steel.

PL

W pracy zbadano wpływ implantowanego jonowo itru na żaroodporność i przewodnictwo elektryczne stali ferrytycznej Fe-25Cr, stosowanej na interkonektory do ogniw paliwowych IT-SOFC. Wyznaczono kinetykę utleniania w warunkach izotermicznych (1073 K, 200 godz.) dla materiału wyjściowego oraz modyfikowanego w środowisku powietrza oraz w mieszaninach gazów: Ar/H2/H2O i Ar/CH4/H2O. Stwierdzono, że stal modyfikowana za pomocą implantacji jonowej charakteryzuje się wyższą odpornością na korozję. Badania XRD i SEM-EDS wykazały, że ochronna zgorzelina w zasadniczej części zbudowana była z Cr2O3. Stal implantowana itrem, w przeciwieństwie do niemodyfikowanej, posiadała niższą powierzchniową rezystancją elektryczną ASR od wartości dopuszczalnej (0,1 Ω⋅cm2) dla materiałów przeznaczonych na IT-SOFC interkonektory.

Słowa kluczowe

EN

solid oxide fuel cell; interconnect; ferritic stainless steel; reactive element effect

PL

stałotlenkowe ogniwo paliwowe; SOFC; interkonektor; żaroodporna stal ferrytyczna; efekt pierwiastków aktywnych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 11
• Strony: 410--415
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Brylewski T.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Gil A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Dąbek J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, PolandDąbek

Bibliografia

• 1. N.Q. Minh, T. Takahashi, Science and Technology of Ceramic Fuel Cells, Elsevier, Amsterdam, 1995.
• 2. J.W. Fergus, J. Power Sources, 147, 2005, 46-57.
• 3. W.J. Quadakkers, J. Piron-Abellan, V. Shemet, L. Singheiser, Mater. High Temp., 20, 2003, 115-127.
• 4. K. Huang, P.Y. Hou, J.B. Goodenough, Solid State Ionics, 129, 2000, 237-250.
• 5. T. Brylewski, M. Nanko, T. Maruyama, K. Przybylski, Solid State Ionics, 143, 2001, 131-150.
• 6. W.Z. Zhu, S.C. Deevi, Mater. Res. Bull., 38, 2003, 957-972.
• 7. K. Hilpert, D. Das, M. Miller, D.H. Peck, R. Weiβ, J. Electrochem. Soc., 143, 1996, 3642-3647.
• 8. T. Kadowaki, T. Shiomitsu, E. Matsuda, H. Nakagawa, H. Tsuneizumi, T. Maruyama, Solid State Ionics, 67, 1993, 65-69.
• 9. P. Kofstad, High Temperature Corrosion, Elsevier Aplied Science, England, Essex, 1988.
• 10. K. Przybylski, G.J. Yurek, Mater. Sci. Forum, 43, 1989, 1-74.
• 11. J. Piron-Abellan, W.J. Quadakkers, Report Forschungszentrum Jülich FRG, Jül-4170, ISSN 0944-2952, 2005.
• 12. S. Chevalier, G. Caboche, K. Przybylski, T. Brylewski, J. Appl. Electrochem. 39, 2009, 529-534.
• 13. J. Stringer, B.A. Wilcox, R.I. Jaffe, Oxid. Met., 5, 1972, 11-47.
• 14. H.S. Seo, G. Jin, J.H. Jun, D.H. Kim, K.Y. Kim, J. Power Sources, 178, 2008, 181-198.
• 15. M.G.E. Cox, B. McEnanay, V.D. Scott, Philos. Mag. B, 26, 1972, 839-851.
• 16. A. Galerie, Y. Wouters, M. Caillet, Mater. Sci. Forum, 369-372, 2001, 237-238.
• 17. M. Hänsel, W.J. Quadakkers, D.J. Young, Oxid. Met., 59, 2003, 285-301.
• 18. M. Michalik, M. Hänsel, J. Żurek, L. Singheiser, W.J. Quadakkers, Mater. High Temp., 22, 2005, 213-221.
• 19. J.E. Hammer, S.J. Laney, R.W. Jackson, K. Coyne, F.S. Petit, G.H. Meier, Oxid. Met., 67, 2007, 1-38.
• 20. C. Gindorf, L. Singheiser, K. Hilpert, J. Phys. Chem. Solids, 66, 2005, 384-387.
• 21. G.V. Subba Rao, S. Ramdas, P.N. Mehrotra, C.N.R. Rao, J. Solid State Chem., 2, 1970 377-384.
• 22. W.J. Weber, C.W. Griffin, J.L. Bates, J. Am. Ceram. Soc., 70, 1987, 265-270.