Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3589
Die Untersuchung an Cr-ODS-Legierungen bei anvisierten Betriebstemperaturen
von 950°C zeigten eine deutliche Abhängigkeit des Oxidationsverhaltens von der
Betriebsatmosphäre. Dabei konnte herausgestellt werden, daß das Oxidationsverhalten
nicht entscheidend vom Gehalt an
Y2O3-Dispersionen(zwischen 0,2 und 1%) beeinflußt wird.
Bei den Untersuchungen zum Oxidationsverhalten ferritischer Stähle bei Temperaturen
von 700 bis 900°C hat sich gezeigt, daß kommerzielle Werkstoffe mit Cr-Gehalten
unter 20%, wie z.B. X10CrAl 18, nicht für SOFC-Anwendungen geeignet sind, da ihre
Oxidationsbeständigkeit auf der Bildung elektrisch isolierender Al2O3
-Schichten beruht.
Von den kommerziellen Legierungen mit höheren Cr-Gehalten zeigte der Seltene Erden
enthaltende 22% Cr-Stahl Crofer 22 die günstigste Kombination der für SOFC-Anwendungen
notwendigen Eigenschaften. Die mangelhafte Oxidationsbeständigkeit dieses Werkstoffes
kann durch Zusätze geringer Mengen (0,1-0,5 %) reaktiver Elemente wie Y oder Ce
hinsichtlich der SOFC-Anforderungen optimiert werden.
Bei den Untersuchungen zum elektrischen Kontaktwiderstand und der Wechselwirkung
der Interkonnektorwerkstoffe mit kathodenseitigen Kontaktschichten hat sich gezeigt,
daß sich die hohen elektrischen Leitfähigkeiten perowskitischer
Kontaktschichtmaterialien aufgrund ungenügender Sinterung bzw. Kontaktierung nicht
in geringen elektrischen Kontaktwiderständen widerspiegelten. Während bei Verwendung
von LaCoO3 als Kontaktschichtmaterial Sekundärphasenbildung in der Kontaktschicht,
Reaktionsschichten an den Grenzflächen Kontaktschicht/ Legierung sowie aufgrund der
unterschiedlichen Ausdehungskoeffizienten Rißbildung in den Reaktionschichten zu
beobachten waren, wechselwirkten Kontaktschichten auf LaSrMnO3-Basis mit dem
Interkonnektor nur sehr wenig.
Daher sind für beide planaren SOFC-Konzepte als Kontaktschicht-materialien Perowskite
auf
Malkow, Thomas; Quadakkers, Wilhelm Joseph; Singheiser, Lorenz; Nickel, Hubertus
Untersuchungen zum Langzeitverhalten von metallischen Interkonnektorwerkstoffen der Hochtemperatur-Brennstoffzelle (SOFC) im Hinblick auf die Kompatibilität mit kathodenseitigen Kontaktschichten
170 S., 1998
In der vorliegenden Arbeit wurde das Korrosionsverhalten von potentiellen
metallischen Interkonnektorwerkstoffen in simulierten SOFC-Modellgasen sowie
deren Wechselwirkung mit kathodenseitigen Kontaktschichten untersucht. Dabei wurden
zwei Gruppen metallischer Werkstoffe in Betracht gezogen: Cr-ODS-Legierungen
für SOFC’s basierend auf einem Elektrolytfolien-Konzept, sowie ferritische Stähle
für die Anwendung beim Anodensubstrat-Konzept.
LaMnO3-Basis geeignet. Jedoch könnte sich die Zugabe entsprechender Sinterzusätze
und wegen der besseren Kontaktierung, die Aufbringung einer LaCrO3
-Schutzschicht auf dem Interkonnektor als vorteilhaft erweisen.
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