Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mikrostruktura i właściwości elektryczne materiałów kompozytowych w układzie interkonektor/katoda/elektrolit do zastosowania w protonowych stało-tlenkowych ogniwach paliwowych typu SOFC-H+

Durda E., Gaweł R. A., Kruk A., Brylewski T., Przybylski K.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 3

423-432

PL

Opracowanie technologii wytwarzania metalicznych interkonektorów do protonowych stało-tlenkowych ogniw paliwowych SOFC-H+ na bazie stali ferrytycznych wymaga długoczasowych badań chemicznej kompatybilności układu interkonektor/katoda/elektrolit. W charakterze interkonektora zastosowano stal Crofer 22 APU, na który nanoszono metodą sitodruku warstwę katody La0,6Sr0,4Co0,8Fe0,2O3-d (LSCF48) oraz kolejną warstwę złożoną z protonowego elektrolitu stałego. Do badań wytypowano elektrolity na osnowie ceranu baru i ceranu strontu domieszkowanych Nd, Sm, Dy, Yb i Y. Jedynie kompozyty Crofer 22 APU/LSCF48/BaCe(1-x)MxO3-x/2, gdzie M = Nd, Sm i Dy wykazywały chemiczną stabilność po utlenianiu w 1073 K przez 150 godz. w powietrzu. Analizę reakcji wzajemnego oddziaływania warstw z podłożem przeprowadzono przy pomocy skaningowej mikroskopii elektronowej połączonej z dyspersją energii promieniowania rentgenowskiego. W oparciu o pomiary rezystancji elektrycznej próbek metodą spektroskopii impedancyjnej przedyskutowano wpływ domieszkowania elektrolitu stałego na właściwości fizykochemiczne badanych kompozytów i na tej podstawie określono ich przydatność do konstrukcji ogniwa paliwowego SOFC-H+.

EN

In order to develop fabrication technology of metallic interconnects based on stainless ferritic steels for protonic solid oxide fuel cells (SOFC-H+) the long-term compatibility of the interconnect/cathode/electrolyte system must be studied. Crofer 22 APU was used as the metallic interconnect, onto which a La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-d (LSCF48) cathode layer was screen-printed. In turn, another layer, consisting of a protonic solid electrolyte, was screen-printed on the LSCF48 cathode layer. In this research, barium cerate and strontium cerate based compounds doped with Nd, Sm, Dy, Yb and Y were used as the solid electrolytes. Only the Crofer 22 APU/LSCF48/BaCe(1-x)MxO3-x/2 (where: M = Nd, Sm i Dy) composites were found to be chemically stable after oxidation at 1073 K for 150 hrs in air. The analysis of the interaction between the oxide layers and the steel substrate was carried out using scanning electron microscopy combined with energy dispersion spectroscopy. The influence of solid electrolyte doping on the physicochemical properties of the system was discussed on the basis of electrical resistance measurements of the studied samples using impedance spectroscopy. From the results, the applicability of the composites for the construction of a SOFC-H+ fuel cell was determined.

2

Fizykochemiczne właściwości materiałów w układzie Crofer 22 APU/La(0,6)Sr(0,4)Co(0,2)Fe(0,8)O3 na interkonektory do zastosowania w SOFC

Miszczyk M., Dziekan E., Przybylski K., Brylewski T., Gaweł R. A., Kruk A.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 1

131-141

PL

W pracy zastosowano materiał katodowy La(0,6)Sr(0,4)Co(0,2)Fe(0,8)O3 (LSCF48) do otrzymania przewodzącej powłoki na interkonektorze ze stali ferrytycznej Crofer 22 APU z przeznaczeniem do budowy ogniwa SOFC. Powłoki LSCF48 w postaci pasty nakładano na powierzchnie stali metodą sitodruku, a następnie poddawano odpowiedniej obróbce termicznej. Do badań fizykochemicznych przygotowano trzy rodzaje próbek: próbki ze stali czystej (Crofer 22 APU), próbki z powłoką naniesioną na podłoże niemodyfi kowane powierzchniowo (Crofer 22 APU/LSCF48) oraz próbki z powłoką naniesioną na podłoże po uprzednim jego utlenianiu w 1073 K przez 24 godz. w powietrzu (Crofer 22 APU/Cr2O3/LSCF48). W oparciu o badania kinetyki utleniania w/w próbek w 1073 K przez 528 godz. w powietrzu stwierdzono, że najwyższą odporność na cykliczne warunki utleniania wykazuje układ Crofer 22 APU/LSCF48. Tak korzystne zjawisko wynika z faktu, że omawiana powłoka bez udziału warstwy przejściowej Cr2O3 wykazuje dobrą przyczepność do rdzenia metalicznego dzięki utworzeniu pośredniej warstwy reakcyjnej pomiędzy metalem a materiałem powłoki. Z utworzeniem tej warstwy reakcyjnej wiąże się też niższa powierzchniowa rezystancja elektryczna w 1073 K w powietrzu w porównaniu z czystą stalą Crofer 22 APU.

EN

In this work, La(0.6)Sr(0.4)Co(0.2)Fe(0.8)O3 (LSCF48) cathode material was used to obtain a conductive coating on Crofer 22 APU ferritic steel interconnect in order to produce a SOFC stack. The LSCF48 coating was deposited on the steel surface via screen-printing and then was subjected to the appropriate thermal treatment. Three types of samples were prepared for physicochemical studies: (i) samples of pure steel (Crofer 22 APU), (ii) samples with coating deposited on the substrate without surface modification (Crofer 22 APU/LSCF48) and (iii) samples with coating deposited on the substrate after its oxidation at 1073 K for 24 hrs in air (Crofer 22 APU/Cr2O3/LSCF48). From the oxidation kinetics study of the afore-mentioned samples carried out at 1073 K for 528 hrs in air, it follows that the Crofer 22 APU/LSCF48 system shows the highest resistance against corrosion in cyclic oxidation conditions. Such a favorable phenomenon is the result of good adhesion between the afore-mentioned coating without the transient Cr2O3 layer and the metallic substrate, due to the formation of an intermediate reaction layer at the metal/coating interphase. The formation of this intermediate reaction layer also leads to lower area specific resistance in air at 1073 K in comparison to pure Crofer 22 APU steel.

3

Badania stabilności chemicznej kompozytowych elektrolitów stałych na osnowie BaCe0,85Y0,15O3-δ i Ce0,85Y0,15O2-δ do zastosowania w podwójnym ogniwie paliwowym PCFC-SOFC

Gaweł R. A., Przybylski K., Gajerski R., Brylewski T.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 4

577-583

PL

Celem niniejszej pracy jest określenie stabilności chemicznej materiałów elektrolitowych BaCe0,85Y0,15O3-δ i Ce0,85Y0,15O2-δ w postaci proszków i spieków. Próbki do badań stabilności poddawano starzeniu przez 600 godz. zarówno w temperaturze pokojowej, jak i 873 K w mieszaninie gazów CO2/H2O. W badaniach procesów fizykochemicznych zachodzących podczas starzenia proszków i spieków w w/w warunkach zastosowano termiczną analizę różnicową oraz termograwimetrię, natomiast analizę składu chemicznego gazów uwalnianych z badanych próbek podczas ich ogrzewania przeprowadzono przy użyciu spektrometru masowego. Analizę składu fazowego i chemicznego oraz morfologię próbek przeprowadzono przy użyciu dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego oraz skaningowej mikroskopii elektronowej połączonej z dyspersją energii promieniowania rentgenowskiego. Wykazano, że w temperaturze pokojowej proszki i spieki kompozytowe adsorbują niewielkie ilości pary wodnej, natomiast nie stwierdzono adsorpcji CO2. W 873 K stwierdzono, że w/w materiały adsorbują głównie CO2, podczas gdy na parę wodną są odporne. Stosunek adsorbowanego CO2 do zawartości Ba w próbkach zależy od rodzaju próbki oraz składu kompozytu.

EN

The aim of this work is to determine the chemical stability of BaCe0.85Y0.15O3-δ and Ce0.85Y0.15O2-δ electrolyte materials in the form of powders and bulk samples. The samples underwent ageing for 600 hrs at both room temperature and 873 K in a CO2/H2O gas mixture. To determine the physicochemical processes that took place during the powder and bulk sample ageing process in the above-mentioned conditions, differential thermal analysis and thermogravimetry were used. However, the chemical composition analysis of the gases released from the studied samples during their heating was carried out by a mass spectrometer. Analysis of the phase and chemical composition, as well as the morphology of the samples was carried out via X-ray diffraction and scanning electron microscopy combined with energy dispersion spectroscopy. It was shown that at room temperature the composite powders and bulk samples adsorb small amounts of water vapour, however the absorption of CO2 was not determined. At 873 K it was determined that the afore-mentioned materials mainly adsorb CO2, while they are resistant against water vapour. The ratio of CO2 to the amount of Ba in the samples is dependent on the type of studied sample and the chemical composition of a given composite.