Właściwości termofizyczne szkła barowego borokrzemianowego przeznaczonego na uszczelnienia w ogniwach paliwowych IT-SOFC

• Autorzy: Homa M. , Sobczak N. , Korpała B. , Bruzda G. , Ciecińska M. , Krauz M. , Gazda A. , Stygar M. , Brylewski T. , Rękas M.

Warianty tytułu

EN

Thermophysical properties of barium borosilicate glass used for seals in IT-SOFC

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości termofizycznych szkła barowego borokrzemianowego z układu SiO2-B2O3-BaO-MgO, zaproponowanego jako potencjalne uszczelnienie szkliste dla ogniw IT-SOFC. Uszczelnienie szkliste wykazało niezadowalającą stabilność termiczną (ΔT = 117 °C). Wyznaczone przewodnictwo temperaturowe wyniosło a = 0,78 mm2/s, natomiast przewodność cieplna λ = 1,8 W/(m•K). Współczynnik rozszerzalności cieplnej wyniósł 13,8•10(-6) K(-1). Topliwość określono jako Tm = 805 °C. Materiał szklisty cechowała bardzo dobra zwilżalność (θ = 27°). Stwierdzono, że wyznaczone parametry termofizyczne nieznacznie odbiegają od wymagań stawianych uszczelnieniom szklistym i może być poddane testom w modelowym ogniwie IT-SOFC.

EN

This work presents the results of studies on thermophysical properties of barium borosilicate glass from the SiO2-B2O3-BaO-MgO system for application as a glass sealant for IT-SOFC fuel cells. The glass exhibited unsuitable thermal stability (ΔT = 117 °C). The thermal conductivity was determined as a = 0,78 mm2/s, whereas the thermal conductance was λ = 1,8 W/(m•K). The thermal expansion coefficient was 13.8•10(-6) K-(1). The softening point was determined as Tm = 805 °C. The glass exhibited very good wettability (θ = 27°). The established values of thermophysical parameters suggest that the glass is suitable for seals and further may be tested in IT-SOFC cells.

Słowa kluczowe

PL

uszczelnienie szkliste; właściwości termofizyczne; IT-SOFC

EN

Glass seal; thermophysical properties; IT-SOFC

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 66, nr 3
• Strony: 253--258
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Homa M.

• Instytut Odlewnictwa, Centrum Badań Wysokotemperaturowych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

autor

Sobczak N.

• Instytut Odlewnictwa, Centrum Badań Wysokotemperaturowych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

autor

Korpała B.

• Instytut Odlewnictwa, Centrum Badań Wysokotemperaturowych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

autor

Bruzda G.

• Instytut Odlewnictwa, Centrum Badań Wysokotemperaturowych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

autor

Ciecińska M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Krauz M.

• Instytut Energetyki Oddział Ceramiki CEREL, ul. Techniczna 1, 36-040 Boguchwała

autor

Gazda A.

• Instytut Odlewnictwa, Centrum Badań Wysokotemperaturowych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

autor

Stygar M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Brylewski T.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Rękas M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Mahapatra, M. K., Lu, K.: Interfacial Study of Crofer 22 APU Interconnect-SABS-0 Seal Glass for Solid Oxide Fuel/Electrolyzer Cells, J. Mat. Sci., 44, 20, (2009), 5569-5578.
• [2] Smeacetto, F., Salvo, M., Ferraris, M., Cho, J., Boccaccini, A. R.: Glass-ceramic seal to join Crofer 22 APU alloy to YSZ ceramic in planar SOFCs, J. Eur. Ceram. Soc., 28, (2008), 61-68.
• [3] Vantomme, P., Deprez, P., Cornet, A.: Study of glass-ceramic materials interfaces, Mat. Lett., 36, (1998), 315-319.
• [4] Batfalsky, P., Haanappel, V. A. C., Malzbender, J., Menzler, N. H., Shemet, V., Vinke, I. C., Steinbrech, R. W.: Chemical interaction between glass-ceramic sealants and interconnect steels in SOFC stacks, J. Power Sources, 155, (2006), 128-137.
• [5] Brylewski, T.: Metaliczne interkonektory w układzie metal/ceramika do zastosowania w ogniwach paliwowych SOFC, Ceramika/Ceramics, 107, (2008), 1-205
• [6] Wen-Cheng, J. Wei: Sealing Glass-Ceramics for Solid Oxide Fuel Cell, Recent Patents on Materials Science, 1, (2008), 217-222.
• [7] Fergus, J. W.: Sealants for solid oxide fuel cells, J. Power Sources, 147, (2005), 46-57.
• [8] Geasee, P., Schwickert, T., Diekmann, U., Conradt, R., in: J. G. Heinrich, F. Aldinger (Eds.), Ceramic Materials and Components for Engines, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany, (2001), 57-62.
• [9] Sung-Bum Sohn, Se-Young Choi, Gyeung-Ho Kim, Hue-Dup Song, Goo-Dae Kim: Stable sealing glass for planar solid oxide fuel cell, J. Non-Cryst. Solids, 297, (2002), 103-112.
• [10] Cape, J. A., Lehman, G. W.: Temperature and finite pulse-time effects in the flash method for measuring thermal diffusivity, J. Applied Phys., 34, 7, (1963), 1909-1913.
• [11] Sobczak, N., Nowak, R., Radziwill, W., Budzioch, J., Glenz, A.: Experimental Complex for Investigations of High-Temperature Behaviour of Molten Metals in Contact with Refractory Materials, Mater. Sci. Eng., A495, (2008), 43-49.
• [12] Fluegel, A., Dolan, M. D., Varshneya, A. K., Zheng, Y., Coleman, N., Hall, M., Earl, D., Misture, S. T.: Development of an improved devitrifiable fuel cell sealing glass. I, Bulk properties, J. Electrochem. Soc., 154, (2007), B601-B608.
• [13] Bouche, J. B., Ioannidis, V., Tietz, F., Gross, S. M., Nikolopoulos, P., Stöver, D.: Wettability and Interfacial Reaction between Glass Sealants and Ferritic Steel Interconnects in SOFCs, w Proceedings of the 10th International Conference of the European Ceramic Society (ECerS-10), J. G. Heinrich, C. G. Aneziris (ed.), The European Ceramic Society, 2008, 871-879.