Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 11

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  interkonektor
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
EN
Stainless steel interconnects working in Solid Oxide Fuel Cells stacks are exposed to high temperature resulting in their corrosion. Protective layers for the hydrogen and oxygen sides are necessary to protect the interconnect material, prolongate the stack lifetime and maintain the output power. In this paper MnCo2O4 protective layer for the oxygen side of the interconnect is deposited by spray pyrolysis and is examined.
PL
Interkonektory ze stali nierdzewnej pracujące w stosach tlenkowych ogniw paliwowych ulegają wysokotemperaturowej korozji. Warstwy ochronne są niezbędne do zabezpieczenia materiału interkonektora, wydłużenia czasu pracy stosu i utrzymania mocy wyjściowej na pożądanym poziomie. W tym artykule warstwa ochronna MnCo2O4 dla strony tlenowej interkonektora jest badana i jej zastosowanie jest rozważane.
EN
The aim of the presented study was to deposit a protective-conducting Mn1.45Co1.45Dy0.1O4 coating on the E-Brite ferritic steel by means of electrophoresis and to evaluate its physicochemical properties. The structure and morphology of the powder, sinter, and the steel/coating layered system, and the electrical conductivity of both the sinter and the coating on the steel after oxidation were investigated by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy combined with energydispersive spectroscopy (SEM-EDS), and the two-probe dc method. The obtained spinel exhibited a two-phase composition and high electrical conductivity, while the coating it formed was compact and adhered well to the metallic substrate; moreover, the measured ASR of the steel/ coating system was significantly lower than the level acceptable for interconnect materials. The conducted research confirmed the suitability of the Mn1.45Co1.45Dy0.1O4 spinel as a coating on the E-Brite ferritic steel to be applied in the production of interconnects used in intermediatetemperature SOFCs.
PL
Celem niniejszej pracy jest otrzymanie oraz badania właściwości fizykochemicznych powłoki ochronno-przewodzacej Mn1.45Co1.45Dy0.1O4 naniesionej na stal ferrytyczną E-Brite przy użyciu metody elektroforetycznej. Strukturę oraz morfologię proszku, spieku oraz układu warstwowego stal/powłoka, a także przewodnictwo elektryczne zarówno spieku, jak i powłoki na stali po utlenianiu badano przy pomocy dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD), skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM-EDS) oraz stałoprądowej metody dwusondowej. Uzyskany spinel wykazuje skład dwufazowy oraz wysokie przewodnictwo elektryczne, zaś uzyskana z niego powłoka jest zwarta i dobrze przylega do podłoża metalicznego, a ponadto wartość zmierzonej rezystancji układu stal/powłoka jest zdecydowanie niższa od dopuszczalnego poziomu ASR dla materiałów interkonektorowych. Na podstawie tych badań potwierdzono przydatność spinelu Mn1.45Co1.45Dy0.1O4 na powłoki do modyfikacji powierzchniowej stali ferrytycznej E-Brite z przeznaczeniem na interkonektory do ogniw paliwowych typu IT-SOFC.
EN
The oxidation kinetics and electrical properties of the Fe-25Cr stainless steel with the (La,Sr)CrO3 thick film coating were studied during its oxidation at 1073 K for 650 hrs in air and the Ar/H2/H2O gas mixture. The investigated material was the DIN 50049 steel covered with the (La,Sr)CrO3 paste using the screen printing method. To prepare the paste, La0.8Sr0.2CrO3 micropowder was obtained via EDTA gel processes. Kinetic studies demonstrated that the application of the investigated coating can reduce the rate of corrosion of this type of steel by approximately as much as an order of magnitude. The measured values of area-specific resistance of the Fe-25Cr/(La,Sr)CrO3 layered system after oxidation in the afore-mentioned atmospheres were ca. 50% lower than the upper limit specified for interconnects (0.1 Ω⋅cm2).
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań kinetyki utleniania i właściwości elektrycznych stali ferrytycznej Fe-25Cr z powłoką (La,Sr)CrO3 podczas jej utleniania w 1073 K przez 650 godz. w powietrzu i mieszaninie gazu Ar/H2/H2O. Badaniom poddano stal DIN 50049 z naniesioną pastą (La,Sr)CrO3 za pomocą metody sitodruku. Do przygotowania pasty użyto mikroproszku La0.8Sr0.2CrO3, który otrzymano metodą EDTA gel processes. Badania kinetyczne dowiodły, że w wyniku zastosowania powłoki ceramicznej można obniżyć szybkość korozji tego typu stali nawet o około rząd wielkości. Zmierzone wartości powierzchniowej rezystancji elektrycznej układu warstwowego Fe-25Cr/(La,Sr)CrO3 po utlenianiu w w/w atmosferach były około 2 razy niższe od górnej granicy dopuszczalnej dla interkonektorów (0,1 Ω⋅cm2).
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.
EN
The paper presents the modification of the surface of the Crofer 22APU ferritic stainless steel with SiCxNy(H) layer, and its influence on the applicability of the steel in intermediate-temperature solid oxide fuel cell (IT-SOFC) interconnects. The layer was obtained via plasma-assisted chemical vapor deposition (PACVD) with and without prior nitriding. To determine the impact of the surface modification on the steel’s resistance to high-temperature corrosion and the on its mechanical properties, the chemical composition, structure, and microstructure were investigated by means of FTIR, XRD, and SEM-EDS. Microhardness and Young’s modulus were also measured. It was demonstrated that the deposition of the SiCxNy(H) layer in plasmo-chemical conditions after prior nitriding of the surface of the Crofer 22APU is beneficial.
PL
Praca dotyczy modyfikacji powierzchniowej polegającej na naniesieniu warstwy SiCxNy(H) na stal ferrytyczną Crofer 22APU z przeznaczeniem na interkonektory do ogniw paliwowych typu IT-SOFC. Warstwę otrzymano przy użyciu techniki chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganej plazmowo (PACVD) bez uprzedniego azotowania oraz z wcześniejszym azotowaniem. W celu określenia wpływu modyfikacji powierzchniowej stali na poprawę odporności na korozję wysokotemperaturową oraz właściwości mechanicznych zostały przeprowadzone badania składu chemicznego, struktury i mikrostruktury przy użyciu FTIR, XRD i SEM-EDS a także pomiary mikrotwardości i modułu sprężystości. Wykazano, że korzystne jest otrzymanie warstwy SiCxNy(H) po uprzednim procesie azotowania powierzchni stali Crofer 22APU w warunkach plazmochemicznych.
PL
Obecne od wielu lat w branży energetycznej i w mediach hasło dywersyfikacji nabrało w ostatnich latach realnego kształtu. Spółka GAZ-SYSTEM S.A. finalizuje realizację programu inwestycyjnego zaplanowanego na 2009-2014, w ramach którego powstaje ponad 1200 km nowych gazociągów przesyłowych. Realizacja tego projektu ma znaczenie nie tylko dla bezpieczeństwa energetycznego, ale stanowi także fundament dla stworzenia prawdziwej konkurencji na rynku gazu ziemnego.
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.
PL
W pracy przedstawione zostały wyniki symulacji komputerowych przeprowadzonych z zastosowaniem Metody Elementów Skończonych (MES). Przedmiotem analiz był model układu do badań elementów ogniw paliwowych (głównie interkonektorów metalicznych) pracujący w warunkach dwóch niezależnych atmosfer reakcyjnych. Opracowany model matematyczny oraz przeprowadzone obliczenia numeryczne miały na celu symulację warunków procesu utleniania interkonektorów w układzie metal/ceramika i wykazały nierównomierność w rozkładzie ciśnienia gazów na próbce. Zbadano także rozkłady temperatur i parametry przepływu mediów gazowych, w tym stopień turbulentności przepływu. Otrzymane wyniki pozwalają ustalić, w jakim stopniu analizowany układ badawczy odzwierciedla rzeczywiste warunki pracy interkonektora w ogniwie paliwowym.
EN
The study presents results of computer simulations performed using the finite element method (FEM). The analysis featured a model system used to investigate elements of fuel cells (mainly metallic interconnects) in two independent reaction atmospheres. The elaborated mathematical model and the performed numerical computations were to simulate the process of oxidation of interconnects in the metal/ceramics system, and they demonstrated the uneven distribution of gas pressure in the sample. The temperature distribution and the flow parameters of gas media, including the turbulency of flow, were also investigated. The obtained results may be used to determine the degree to which the investigated system reflects the actual conditions in which an interconnect acts in a fuel cell.
EN
The ferritic AL453 steel is one of potential metallic interconnect materials for intermediate-temperature solid oxide fuel cells. However, the evaporation of chromium from the chromia scale formed on this steel and the increasing thickness of this scale result in the slow deterioration in the electrical properties of the interconnect’s elements. In order to improve fuel cell efficiency, the surface of the interconnect material was modified by applying a protective-conducting Mn1.5Co1.5O4spinel coating. Thermal and electrical tests of the La0.8Sr0.2FeO3 cathode - AL453/ Mn1.5Co1.5O4 interconnect system at 1073 K for 200 hrs in air confirmed the effectiveness of the spinel layers as a means of stopping chromium diffusion from the AL453 steel and inhibiting oxidation, while at the same time promoting electrical contact and minimizing cathode-interconnect interfacial resistance.
PL
Jednym z potencjalnych materiałów na metaliczne interkonektory do stałotlenkowych ogniw paliwowych typu IT-SOFC jest stal ferrytyczna AL453.Wzwiązku z parowaniem chromu z powierzchni ochronnej zgorzeliny tlenku chromu oraz wzrostem jej grubości następuje pogorszenie właściwości elektrycznych interkonektora. W celu poprawy wydajności ogniwa paliwowego, stosuje się modyfikacje interkonektor polegającą na nakładaniu na jego powierzchni ochronno-przewodzącej powłoki spinelu Mn1.5Co1.5O4. Przeprowadzone testy termiczne i elektryczne układu katoda La0.8Sr0.2FeO3- interkonektor AL453/ Mn1.5Co1.5O4w 1073 K przez 200 godz. w powietrzu potwierdziły wysoką efektywność powłoki spinelowej jako bariery zaporowej dla dyfuzji chromu ze stali AL453 oraz jej utleniania co w efekcie prowadzi do spadku oporu elektrycznego na interfejsach układu katoda-interkonektor.
PL
W niniejszej pracy przedstawiono opis budowy ogniwa paliwowego ze stałym elektrolitem tlenkowym SOFC ze szczególnym uwzględnieniem roli, jaką w ogniwie odgrywa metaliczny interkonektor. Omówiono kryteria doboru materiałów na interkonektory, które z uwagi na specyficzne warunki eksploatacji ogniw są nieporównywalnie surowsze niż wymagania stawiane pozostałym komponentom ogniwa SOFC, niezależnie od jego konfiguracji. Poważnym problemem, pojawiającym się przy stosowaniu interkonektorów metalicznych, jest stopniowy wzrost powierzchniowej rezystancji elektrycznej, związany ze wzrostem grubości zgorzeliny tlenkowej podczas wysokotemperaturowego utleniania stali ferrytycznej. Zbyt wysoki opór elektryczny zgorzeliny może prowadzić do spadku mocy całego stosu ogniwa paliwowego. Ponadto w wyniku utworzenia takiej zgorzeliny zachodzi parowanie lotnych tlenków i tlenowodorotlenków chromu, które wbudowują się do materiału katody i powodują wzrost jej polaryzacji aktywacyjnej, co oznacza zarazem skrócenie czasu eksploatacji ogniwa SOFC. W celu ograniczenia tych niekorzystnych zjawisk, konieczna jest modyfikacja właściwości fizykochemicznych stopów metalicznych. Zazwyczaj osiąga się to przez naniesienie na powierzchnie stali ferrytycznych przewodzących powłok ochronnych o współczynnikach rozszerzalności cieplnej zbliżonym do jej wartości w odniesieniu do osnowy metalicznej i materiału katody. W świetle tego zagadnienia dokonano krytycznego podsumowania dotychczasowej wiedzy na temat badań właściwości fizykochemicznych metalicznych interkonektorów modyfikowanych powłokami ochronno-przewodzącymi o różnych składach.
EN
The present paper describes the construction of a solid oxide fuel cell with particular emphasis on the significance of the metallic interconnect. Some criteria for the selection of materials for interconnects were discussed; due to the specific operating conditions of the cells, these criteria are far more strict than in the case of other components of SOFCs, regardless of their configuration. A serious issue in the application of interconnects is the gradual increase in area specific resistance connected with an increase in the thickness of oxide scales during high-temperature oxidation of ferritic steel. Overly high electrical resistance of the scale may lead to a decrease in the power output of the whole stack of the SOFC. Furthermore, due to the formation of such a scale some volatile chromium oxides and oxyhydroxides vaporize, incorporating themselves into the electrode material and increasing its activation polarization, which results in lower durability of the SOFC. In order to prevent these detrimental processes, it is necessary to modify the physicochemical properties of metallic alloys. This is usually achieved by covering the surface of ferritic steels with conducting protective coatings with thermal expansion coefficients close to that of the metallic matrix and the cathode material. With regard to this issue, a critical review of the current knowledge on the research concerning physicochemical properties of metallic interconnects modified with conducting protective coatings of various composition is presented.
11
Content available remote Sintered steels as interconnectors in polymer electrolyte membrane fuel cells
EN
This paper presents opportunities for application of sintered stainless steels for interconnectors used in polymer electrolyte membrane fuel cells. Mechanical properties and corrosion resistance were compared in steels sintered with the pressures of 400MPa and 700MPa. In order to determine the effectiveness of the employed method of sinter preparation, the evaluation of microstructural and mechanical properties was carried out. A fundamental criterion for application of materials for fuel cell interconnectors is corrosion resistance under operating conditions of fuel cells. In order to determine the impact of sintering parameters on corrosion resistance in materials, potentiokinetic curves were recorded in the solution which simulated anode and cathode environments i.e. solution of 0.1 mol dm-3 H2SO4 + 2 ppmF-, saturated with hydrogen and oxygen at the temperature of T=80oC.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.