DE1903581A1 - Leitendes Keramikmaterial fuer Elektroden von magnetohydrodynamischen Generatoren - Google Patents

Leitendes Keramikmaterial fuer Elektroden von magnetohydrodynamischen Generatoren

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DE1903581A1 DE19691903581 DE1903581A DE1903581A1 DE 1903581 A1 DE1903581 A1 DE 1903581A1 DE 19691903581 DE19691903581 DE 19691903581 DE 1903581 A DE1903581 A DE 1903581A DE 1903581 A1 DE1903581 A1 DE 1903581A1
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Description

PaTE NTAWAl
DR. HANS ULRICH MAY 1903581
8 MÜNCHEN 2, OTTOSTRASSE 1a TELEFON CO81O S9 36 82
B.2657-5 AT München, 24.Januar 1969
—— Dr.M./Bh
CP 259/687
Commissariat a lcEnergie Atomlque in Paris / Frankreich
leitendes Keramikmaterial für Elektroden von magnetohydrodynamischen Generatoren
Sie Erfindung betrifft elektrisch leitende Keranikoaterialien, die zur Herstellung von Elektroden für magnetohydrodynamische Generatoren (im folgenden als MHD-Generatoren
bezeichnet) verwendbar sind«
Die heutigen Elektroden von MHIMJeneratoren besitzen la Betrieb eine heilte Stirnfläche, die mit den in der Düse dee Generator« strömenden heißen ionisierten Gasen In Berührung let, während di· Elektroden in der Nähe der gegenüberliegenden Seite durch Kreislauf eines Kühlmittels gekühlt sind. Häufig besteht ein und dieselbe Elektrode aus mehreren Keranikstüoken, die durch Platten aus hochtemperaturfesten Metallen, welche die Wärmeübertragung «wischen der heißen und der gekühlten Fläche erleichtern, voneinander getrennt sindο
Terschiedenefeuerfeste Keranikaaterialien sind als Material für solche Elektroden bekannt. Diese teramikoaterialien müssen hohe Betriebstemperaturen und die durch den Stromdurchgang bewirkten
909845/0838
Elektrolyse«= und elektrochemischen Erscheinungen aushalten kön~ nen. Sie müssen so eine hohe elektronische leitfähigkeit bei den Betriebstemperaturen besitzen, um die Polarisation der Elektroden in einem einen Gleichstrom liefernden MHD-Generator zu vermeiden.
Bei der Verwendung von Elektroden, die aus üblichen Keramikmaterialien hergestellt sind, wurde ein Abbau des Keramikmaterials an der Stirnseite festgestellt, die mit den den MHD-Generator speisenden heißen Gasen in Berührung ist» Die beobachteten Korrosionaerscheinungen sind anscheinend im wesentlichen auf das Alkali-'Impfmaterial zurückzuführen, das diesen Gasen zur lonis tion zugesetzt wird. Tatsächlich 1st die Schädigung besonders in dem Bereich (der Tiefe ) merklich, wo infolge der Kühlung der Elektroden die Temperatur des Keramikstücke soweit erniedrigt ist, daß das Impfalkali der heißen Gase sich verflüssigte
Die Erfindung bezweckt ein Keramikmaterial, das den verschiede«· nen angegebenen Anforderungen besser als die bisherigen Keramikmaterialien entspricht und insbesondere zur Herstellung von Elektroden für MHD-Generatoren dienen kann, die von den das Impfmaterial der diese Generatoren speisenden ionisierten Gase bildenden Alkalimetallen praktisch nicht angegriffen werden*
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße gelöst durch ein Keramikmaterial, das zur Herstellung von Elektroden von MHD-Generatoren verwendbar ist und sich dadurch auszeichnet, daß es im we sent ^ liehen aus einem Erdalkalizirconat besteht, das als Zusatzstoff Chromoxid Cr2O, oder Aluminiumoxid a Al3O5 enthält· Das Zirco« nat ist vorzugsweise Strontiumzirconat SrO0ZrO2
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BAD ORIGINAL
«τ» J «*
Der Anteil dee Zusatzstoffes liegt vorteilhafterweiae zwischen 0,5 und 10 Mol«#, vorzugsweise zwiachen 1 und 5
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält das Keramik material gleichzeitig einen aus Cr2O, oder A1 2°3 bestehenden ersten Zusatzstoff und einen aus BaO, CaO oder SrO bestehenden zweiten Zusatzstoffe
Die Gegenwart dieser Zusatzstoffe verleiht dem hochfeuerfesten Oxid eine erhebliche elektronische Leitfähigkeit, waa spin«* Verwendung zur Herstellung von leitenden Elektroden für MH] ·■· Generatoren ermöglichte Dabei bleiben jedocbjäie Eigenschaften der Erdalkalizirconate erhalten. Diese hochfeuerfesten Oxide haben sich nämlich als sehr beständig gegen Korrosion durch Alkalimetalle, sogar flüssige Mkalimetalle.und gegen elektrochemische Erscheinungen, die sich aus der Gegenwart des Impfalkalis und des Durchgangs des erzeugten Gleichstroms ergeben, erwiesenο
Der Zusatz von Chromoxid (Cr2Q^) oder Aluminiumoxid (Al2Oj) in geringen Anteilen fbeispielsweise etwa 2 Mol«$) verleiht diesen Oxiden eine gute elektronische leitfähigkeit, die noch verbessert wird durch weiteren Zusatz kleiner Mengen von etwa 1 bis 2 Mol# eines Erdalkalioxids, CaO, BaO oder SrO, das die Thermionenemission begünstigt„
Daa erfindungsgemäße Keramikmaterial kann durch Schmelzen oder Sintern der Oxide bei hoher Temperatur nach bekannten Verfahren zur Herstellung von Keramikmaterialien hergestellt werden«
909845/0838 BADORIQINAt
Entsprechende Ergebnisse werden erhalten, wenn dem Zlrconat ein Anteil von beispielsweise 1 bis 5 Mol-# Chromoxid oder Aluminiumoxid zugesetzt wird* Die Leitfähigkeit wird verbessert, wenn das Zirconat einen geringen Überschuß an Erdalkalloxid gegenüber der stöchiometrischen Zusammensetzung enthalte Man setzt jedoch dem Zirconat vorzugsweise außer dem Chromoxid oder Aluminiumoxid einen beispielsweise zwischen 1 und 5 Mol-# liegenden Anteil des Oxids eines Erdalkalimetalls zu, das von dem Erdalkali« metall des Grundzirconats verschieden isto So ist beispielsweise im Fall von Strontiumzirconat das gewählte Erdalkalloxid Calciumoxid»
Die besten Ergebnisse werden bei Verwendung von Strontiumzirconat als Zirconat erhalten«. Strontiumzirconat scheint insbesondere unter den Verwendungsbedingungen stabiler als die anderen Erdalkalizirconate zu sein. Außerdem scheint es, wenn der Zusatzstoff Chromoxid ist, der Verdampfung des letzteren entgegenzuwirken.
Als Beispiele wurden die folgenden Proben durch Mischen von zuvor gemahlenem und auf eine Korngröße von etwa 40 Mikron gesiebtem Pulver durch Pressen hergestellt und anschließend bei 1000° C vorgesintert und schließlich bei 1600° C gesintert.
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Probe Gewichtszusammen- Dichte Porosität Preßdruck setzung (%) (T/cm2)
1 ZrOxSr
* + !		 ># Cr2O3
># SrO 		4, 28 26 3 ,2
2 ZrO3Sr # BaO 4, 3 25 3 ,2
5 Cr2O3
3 ZrO,Sr
+ 55		 i CaO 4 ,3 28 3 ,2
4 ZrO3Sr + ; >3δ Cr2O3 4 ,09 24 3 .2
5 ZrO3Sr 4 20 3 ,2
Wie in Pigo 1 gezeigt, beeinflußt der Zusatz von 5 Gewichte«* Cr2O3 den spezifischen Wideretand des ZrSrO3
In Mg» 2 sind die Werte von O in Abhängigkeit von 104/T°K für jeden Zusatz von binärem Oxid zu ZrSrO, aufgetragen. Wie ersichtlich, werden die günstigsten Werte durch Zusatz von CaO zu ZrSrO3 bei einem Wert von ο bei 1500° C in der Größenordnung von 10 £2 /cm und bei 1000° C in der Größenordnung von 100$ /cm erhaltene
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Claims (1)

  1. •τ» ο <ρ»
    Patentansprüche
    Ί.)jLeitendes Keramikmaterial, insbesondere für Elektroden magne»
    tohydrodynamischer Generatoren, dadurch gekennzeichnet, daß es in der Hauptsache aus einem Erdalkalizirconat besteht, das als Zusatzstoff Chromoxid Cr2O, oder Aluminiumoxid Al2O, enthält»
    2o) Keramikmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Zusatzstoffs im feuerfesten Oxid zwischen 0,5 und 10 Mol~£ beträgt ο
    3.) Keramikmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Zusatzstoffs im feuerfesten Oxid zwischen 1 und 5 Mo1»$ beträgt„
    4*) Keramikmaterial nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdalkalizirconat Strontiumzirconat SrOZrOgieto
    5°) Keramikmaterial nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn« zeichnet, daß es außerdem ein Oxid eines Erdalkalimetalls ent« hält, das von dem des Zirconats verschieden ist.
    " 6.) Keramikmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Erdalkalioxids zwischen 0,5 und 10 Mol-# liegt»
    7-.) Keramikmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Erdalkalioxids zwischen 1 und 5 Μο1-# liegt o
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DE19691903581 1968-01-24 1969-01-24 Leitendes Keramikmaterial fuer Elektroden von magnetohydrodynamischen Generatoren Withdrawn DE1903581A1 (de)

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