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 fizykochemiczne złożonych tlenków w układzie Mn-Co-O otrzymywanych metodami chemii mokrej

Kruk A., Brylewski T., Adamczyk A., Kucza W., Przybylski K.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 1

120-130

PL

Spinele manganowo-kobaltowe są obecnie badane jako potencjalne materiały powłok ochronno-przewodzących na powierzchnie stali ferrytycznych. Ze względu na wysokie przewodnictwo elektronowe oraz zdolność blokowania dyfuzji chromu, mogą znaleźć zastosowanie jako powłoki interkonektorów w ogniwach paliwowych typu IT-SOFC. Syntezę spineli manganowo-kobaltowych przeprowadzono metodą zol-żel, współstrącania oraz reakcji w fazie stałej. Strukturę oraz morfologię proszków i spieków, a także przewodnictwo elektryczne spieków badano przy pomocy dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD), skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) oraz elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS). Uzyskane spinele o składzie Mn1+xCo2-xO4 wykazywały zróżnicowaną mikrostrukturę, wysokie przewodnictwo elektryczne oraz stabilność strukturalną. Zbadano przejście fazowe układ tetragonalny-regularny oraz określono jego wpływ na właściwości elektryczne Mn1,5Co1,5O4 w podwyższonych temperaturach.

EN

Manganese cobaltite spinels have recently been studied as potential candidates for protective-conducting coatings on the surface of ferritic stainless steels. Because they exhibit high electric conductivity and are efficient at blocking chromium diffusion, they may be applied as coatings on metallic interconnects in IT-SOFCs. Manganese cobaltite spinels were synthesized using the sol-gel, coprecipitation and solid-state reaction methods. The structure and morphology of the powders and bulk samples, as well as the electrical conductivity of bulk samples, were investigated using XRD, SEM and EIS, respectively. The prepared Mn1+xCo2-xO4 spinels exhibited various microstructures, high electrical conductivity and structural stability. Tetragonal-cubic phase transition and its influence on the electrical properties of Mn1.5Co1.5O4 at elevated temperatures were studied.