Wyniki 1-5 spośród 5 dla zapytania: authorDesc:"Tomasz Brylewski"

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

Czytaj za darmo! »

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 fi lms 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 fi lms 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 modifi cation of the intermediate, chromia-rich 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 specifi c 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 Ω·cm2 for the SOFC metallic interconnect material. Vaporization measurements of the studied coating layers, performed in humidifi ed air under fl ow-rate independent conditions at 1073 K, revealed a decreasing volatilization rate of chromia species from the coating materials in comparison with the valu[...]

Physicochemical properties of the Fe-25Cr/(La,Sr)CrO3 layer system in air and Ar/H2/H2O gas mixture DOI:10.15199/40.2015.11.6


  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). Keywords: intermediate-temperature solid oxide fuel cell, interconnect, ferritic stainless steel, ceramic coatings, high-temperature corrosion Fizykochemiczne właściwości układu warstwowego Fe-25Cr/(La,Sr)CrO3 w atmosferze powietrza i mieszaniny gazu Ar/H2/H2O 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). Słowa kluczowe: średniotemperaturowe ogniwo paliwowe (IT-SOFC), interkonektor,[...]

Influence of yttrium on the physicochemical properties of the Fe-25Cr ferritic steel for IT-SOFC interconnects DOI:10.15199/40.2015.11.11


  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. Keywords: solid oxide fuel cell, interconnect, ferritic stainless steel, reactive element effect Wpływ itru na poprawę właściwości fizykochemicznych stali ferrytycznej Fe-25Cr przeznaczonej na interkonektory do ogniw paliwowych IT-SO FC 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. Słowa kluczowe: stałotlenkowe ogni[...]

Protective-conducting spinel coatings applied in IT-SOFC interconnects DOI:10.15199/40.2017.5.2


  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. Keywords: solid oxide fuel cell, interconnect, ferritic stainless steel, spinel coating 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 dopuszczal[...]

Effects of plasma-assisted CVD surface modification of the Crofer 22APU steel on its selected physicochemical properties DOI:10.15199/40.2015.11.13


  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. Keywords: SOFC, interconnect, surface modification, SiCNH, PA MW CVD, nitriding Wpływ modyfikacji powierzchni stali Crofer 22APU w procesie CVD wspomaganej plazmą na jego wybrane właściwości fizykochemiczne 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. Słowa kluczowe: ogniwo paliwowe (SOFC), interkonektor, modyfikacja powierzchni, SiCNH, PA MW CVD, azotowanie [...]

 Strona 1