Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Fizykochemiczne właściwości układu warstwowego Fe-25Cr/(La,Ca)CrO3 w atmosferze powietrza i mieszanin gazów Ar/H2/H2O i Ar/CH4/H2O

Brylewski T., Bućko M.M., Rakowska A., Dąbek J., Przybylski K.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 1

8--19

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań kinetyki utleniania i właściwości elektrycznych stali ferrytycznej Fe-25Cr z powłoką (La,Ca)CrO3 podczas jej utleniania w 1073 K w powietrzu i mieszaninach gazów Ar/H2/H2O i Ar/CH4/H2O. Badaniom poddano stal DIN 50049 z naniesioną pastą (La,Ca)CrO3 przy pomocy metody sitodruku. Do przygotowania pasty użyto mikroproszku La0,8Ca0,2CrO3, który otrzymano metodą współstrącania i kalcynacji. Kinetykę wzrostu zgorzeliny na stali czystej oraz pośredniej warstwy reakcyjnej na granicy rozdziału stal/powłoka układu warstwowego Fe-25Cr/(La,Ca)CrO3 w w/w warunkach można opisać w przybliżeniu prawem parabolicznym. Morfologię oraz skład chemiczny i fazowy produktów utleniania stali czystej i stali z powłoką (La,Ca)CrO3 badano przy pomocy SEM-EDS, TEM-SAD i XRD. Wpływ pośredniej warstwy reakcyjnej na właściwości elektryczne badanego układu stal/powłoka przedyskutowano w aspekcie jego przydatności do konstrukcji metalicznych interkonektorów dla ogniw paliwowych SOFC.

EN

The oxidation kinetics and electrical properties of the Fe-25Cr stainless steel coated in the (La,Ca)CrO3 thick film were studied during its oxidation at 1073 K in air and Ar/H2/H2O and Ar/CH4/H2O gas mixtures. The material for the experiments was the DIN 50049 steel covered with the (La,Ca)CrO3 paste, using the screen printing method. To prepare the paste, La0.8Ca0.2CrO3 micropowder was obtained via co-precipitation and calcination. The kinetic growth of the scale on pure steel and of the intermediate reactive layer at the steel/coating interface of the Fe-25Cr/(La,Ca)CrO3 layer system in the afore-mentioned conditions approximately follows the parabolic rate law. The morphology, and the chemical and phase compositions of the oxidation products of pure steel and the steel coated with (La,Ca)CrO3 were investigated using SEM-EDS, TEM-SAD and XRD analyses. The effect of the intermediate reactive layer on the electrical properties of the studied system is discussed in terms of its applicability for the construction of metallic interconnects used in SOFCs.

2

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.

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.

4

Physicochemical properties of steel/coating composite interconnector for planar-type Solid Oxide Fuel Cell

Przybylski K., Brylewski T.

Ochrona przed Korozją

|

2010

|

nr 11

528-534

EN

A review is presented on the oxidation kinetics, electrical properties, chromium vaporization rate and microstructure investigations of the oxide products formed on Fe-25 wt.-Cr steel uncoated and coated by the screen printing method with thick films of [La,Sr]CoO3, [La,Ca]CrO3, [La,Sr]CrO3, MnCo2O4 and Mn1.5Cr1.5O4 in air and H2/H2O gas mixture at 1023-1173 K for up to 1000 hrs. To improve the poor electrical conductivity of the chromia scale, formed on uncoated steel during the oxidation process, the above electronic conducting thick films composed of paste containing an organic binder and powders prepared via "wet chemical" methods were applied. The oxidation process of the coated steel, taking place in variable temperature cycles, shows good compactness of the conducting layer, as well as good adhesion to the metal substrate, as determined by the structural modification of the intermediate, chromiarich layer formed between the coating and metal substrate. The obtained kinetics data revealed that the oxidation reactions followed approximately the parabolic rate law over the applied temperature range. The calculated parabolic rate constants for the oxidation of DIN 50049 uncoated and coated at 1023-1173K were of the order of 10-13 to 10-14 g2/cm4, which are typical of chromia-formers. The values of the in situ area specific resistance (ASR) measurements by dc two-probe technique for the Fe-25Cr/[La,Sr]CoO3, Fe-25Cr/[La,Ca]CrO3, Fe-25Cr/[La,Sr]CrO3, Fe-25Cr/MnCo2O4 and Fe-25Cr/ Mn1.5Cr1.5O4 composite materials, exposed to air and H2/H2O gas mixture at 1073 K, are lower than the acceptable ASR level of the order of 0.1 cm2 for the SOFC metallic interconnect material. Vaporization measurements of the studied coating layers, performed in humidified air under flow-rate independent conditions at 1073 K, revealed a decreasing volatilization rate of chromia species from the coating materials in comparison with the value of this parameter corresponding to oxide scale built mainly of chromia formed on uncoated steel. The best coating material, i.e. MnCo2O4 decreased Cr vaporization by a factor of about 3.5. The microstructure, phase and chemical analysis of the coating after oxidation were examined by means of SEM-EDS, TEM-SAD and XRD. The influence of the multilayer oxide products formation during interfacial reactions between the coating materials and metal substrates in SOFC operating conditions on the electrical properties of the studied ferritic steel covered with the films, is presented and discussed in terms of the applicability of the composite structural material for construction of the metallic interconnect used in SOFC.

PL

W pracy dokonano przeglądu wyników badań kinetyki utleniania, właściwości elektrycznych, szybkości parowania chromu i mikrostruktury stali Fe-25Cr czystej oraz stali pokrytej powłoką [La,Sr]CoO3, [La,Ca]CrO3, [La,Sr]CrO3, MnCo2O4 i Mn1.5Cr1.5O4 metodą sitodruku i poddanych utlenianiu w powietrzu i w mieszaninie gazu H2/H2O w zakresie temperatur 1023-1173 K w czasie sięgającym 1000 godz. W celu poprawy przewodnictwa elektrycznego zgorzeliny z tlenku chromu utworzonej na stali czystej, na jego powierzchnię nanoszono przewodzące powłoki w Proces utleniania stali pokrytej powłoką w warunkach izotermicznych i cyklicznych zmian temperatury wykazał zwartość i dobrą przyczepność powłoki przewodzącej do podłoża metalicznego, dzięki utworzeniu pośredniej warstwy reakcyjnej na granicy rozdziału powłoka/stal. Badania kinetyki utleniania stali DIN 50049 czystej oraz stali pokrytej powłoką wykazały, że proces narastania produktu reakcji może być z dobrym przybliżeniem opisany przez prawo paraboliczne. Obliczone paraboliczne stałe szybkości utleniania w/w próbek w zakresie temperatur 1023-1173K mieszczą się w przedziale od 10-13 do 10-14 g2/cm4i odpowiadają wartościom uzyskiwanym dla stopów typu "Chromia-formers". Powierzchniowa rezystancja elektryczna [ASR] szeregu układów: Fe-25Cr/(La,Sr)CoO3, Fe-25Cr/(La,Ca)CrO3, Fe-25Cr/ (La,Sr)CrO3, Fe-25Cr/MnCo2O4 i Fe-25Cr/ Mn1.5Cr1.5O4, zmierzona z użyciem metody dwusondowej w warunkach in situ w 1073 K w powietrzu i mieszaninie gazu H2/H2O, jest niższa od 0.1 ?cm2 i tym samym nie przekracza ona dopuszczalnego poziomu ASR ustalonego dla interkonektorów przewidzianych do zastosowania w ogniwach SOFC. W oparciu o pomiary szybkości parowania chromu z badanych próbek w warunkach przepływu powietrza zawierającego parę wodną w 1073K stwierdzono spadek szybkości tworzenia lotnych związków chromu ze stali pokrytej powłoką w porównaniu do stali czystej, na której tworzy się głównie tlenek chromu. Najniższą szybkość parowania Cr, prawie 3,5-krotnie mniejszą w porównaniu do szybkości ubytku masy stali Fe-25Cr czystej, stwierdzono w przypadku zastosowania powłoki MnCo2O4. Mikrostrukturę, skład chemiczny oraz fazowy produktów utleniania próbek badano metodami: SEM-EDS, TEM-SAD oraz XRD. Wpływ tworzenia się pośredniej warstwy reakcyjnej o wielowarstwowej budowie tlenkowej, będącej wynikiem oddziaływania powłoki przewodzącej z podłożem metalicznym na właściwości elektryczne badanych układów stal/powłoka, przedyskutowano w aspekcie przydatności zarówno stali Fe-25Cr jak i powłok ochronnych w kierunku opracowania technologii wytwarzania metalicznych interkonektorów przewidzianych do zastosowania w ogniwach paliwowych SOFC.