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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen hitzebeständigen Stahl, und insbesondere
einen Stahl zur Verwendung in Komponenten aus Festoxidbrennstoffzellen.
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Die
Betriebsbedingungen in einer Festoxidbrennstoffzelle sind für die meisten
Metalle besonders ungünstig
und verursachen an ihnen einen Verschleiß auf Grund eines Verlustes
der mechanischen Festigkeit, durch Oxidation oder durch eine andere
Form der Korrosion, Verformung, Erosion oder Kriechen. Es wurden verschiedene
hitzebeständige
Metalle entwickelt, um vielen dieser Formen der Qualitätsverschlechterung
zu begegnen. Die meisten derartigen Metalle sind Legierungen auf
der Basis von Eisen oder Nickel mit wesentlichen Beimengungen von
Chrom, Silizium und/oder Aluminium, sowie zusätzlich bei manchen Legierungen teureren
Elementen, wie Cobalt, Molybdän
und Wolfram. Auch Metalle auf Chrombasis sind vorhanden.
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Diese
Legierungen sind entweder in ihrer Herstellung sehr teuer, oder
für die
langfristige Verwendung in bestimmten Komponenten von Brennstoffzellen
ungeeignet, oder beides. Ein relativ kostengünstiger Stahl auf Eisenbasis,
der für
die hochbelastende Anwendung in Komponenten von Brennstoffzellen
geeignet ist, wurde bisher noch nicht entwickelt.
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Das
wesentliche Merkmal aller hitzebeständigen Stähle ist die Oxidschicht, und
zwar insbesondere deren Art und Natur, die gebildet wird, wenn der
Stahl bei erhöhten
Temperaturen gering und stark oxidierenden Bedingungen ausgesetzt
ist. Hitzebeständige
Stähle
bilden enge, anhaftende, dichte Oxidschichten, die eine weitere
Oxidation des darunterliegenden Metalls verhindern. Diese Oxidschichten
setzen sich aus Chrom-, Aluminium- oder Siliziumoxiden oder Kombinationen
daraus zusammen. Diese Oxidschichten sind insofern hochgradig wirksam,
als daß sie
einen eingebauten Widerstand gegen den Qualitätsverlust auf Grund von Wärmeoxidation
bilden.
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Wenngleich
jedoch dieses Merkmal auf vorteilhafte Weise in vielen Anwendungen
verwendet wird, verhindert das Vorhandensein dieser Oxidschicht
die Verwendung dieser Stähle
in Schlüsselkomponenten
von Festoxidbrennstoffzellen. Die Oxide, und hier insbesondere jene
aus Silizium und Aluminium, sind bei allen Temperaturen elektrisch
isolierend, und dies stellt ein wesentliches Problem für jene Komponenten
innerhalb einer Brennstoffzelle dar, die als elektrische Stromkollektoren
dienen müssen.
Von allen zur Verfügung
stehenden hitzebeständigen
Stählen
sind in dieser Hinsicht jene am besten, die auf dem Eisen-Chrom-System
beruhen, aber auch sie besitzen schwerwiegende Einschränkungen.
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Die
derzeit verfügbaren
Stähle
enthalten zusätzliche
Elemente, die erwiesenermaßen
die Natur der Oxidschicht beeinflussen, wenn sich diese bildet.
Diese Elemente sind in kleinen Mengen entweder als beabsichtigte
Zusatzstoffe vorhanden, welche die Sauerstoffregelung während der Stahlerzeugung
unterstützen, oder
als Restverunreinigungen, die von den Rohmaterialien stammen, welche
bei der Stahlherstellung verwendet werden, wie zum Beispiel Brechelemente.
Viele dieser in geringem Umfang vorhandenen Elemente haben große Auswirkungen
auf die Art und Dicke der Oxidschicht, die sich an der Oberfläche des
Stahls bildet, wenn dieser bei erhöhten Temperaturen einem Oxidationsprozeß ausgesetzt
ist. So wird zum Beispiel Mangan absichtlich vielen Stählen beigemengt,
um das Deoxidieren des Eisens während
des Schmelzens zu unterstützen und
Eisensulfide aus dem Stahl zu beseitigen. Dies ist für die meisten
Bereiche, in denen hitzebeständige Stähle verwendet
werden, von Vorteil, nicht aber, wenn der Stahl als Zwischenverbinder
oder Verbindungsplatte in einer Festoxidbrennstoffzelle verwendet
wird.
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In
der Publikation ”Nature” vom 13.
Februar 1965, Band 205, Seite 690, berichten Caplan und Cohen davon,
daß bei
Tests hinsichtlich der Hochtemperaturoxidationsraten an Fe-26Cr-Legierungen
jene mit einem Mangangehalt von etwa 0,003 bis 0,004 Gewichtsprozent
langsamer oxidierten als jene mit einem Mangangehalt zwischen 0,75
und 1,00 Gewichtsprozent. Die Anmelderin hat nun herausgefunden,
daß das
Vorhandensein von Mangan in Mengen von mehr als 0,10 Gewichtsprozent
die Form der Oxidschicht verändert,
da es zu wachsen beginnt und dadurch eine sehr lockere und wellige
Schicht entsteht. Dies führt
zu einer besonders schlechten elektrischen Leitfähigkeit der Schicht, und zwar
sowohl während
der Herstellung als auch in einem späteren Stadium, wenn sich die
Zusammensetzung zu einem der anderen, stabileren Oxide, wie zum Beispiel
Chromoxid, verschoben hat. Die Anmelderin hat auch herausgefunden,
daß die
vorteilhaften Eigenschaften von geringen Oxidationsraten bei einem
Mangangehalt erzielt werden können,
der viel höher
liegt als 0,003 bis 0,004 Gewichtsprozent, von denen Caplan und
Cohen sprechen, vorausgesetzt, der Mangangehalt wird unter 0,10
Gewichtsprozent gehalten und vorausgesetzt, der Einschluß bestimmter
anderer Elemente wird beschränkt.
Dieser höhere
zulässige
Mangangehalt ermöglicht
die Herstellung von Stahl in kommerziell interessanten Mengen zu
einem günstigen
Preis.
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Ein
weiteres Beispiel ist die Wirkung, welche das Element Silizium auf
die Bildung von Oxidschichten an der Oberfläche des Stahls besitzt. Silizium
und Aluminium werden als kostengünstige
und wirkungsvolle Zusatzstoffe verwendet, um die Oxidierung des
Eisens während
des Stahlschmelzprozesses zu steuern. Kleine Gehalte an Silizium,
wie zum Beispiel 0,5 Gew.-%, in einem wärmefesten Eisen-Chrom-Stahl
führen
zur Bildung einer Oberflächenschicht
aus Siliziumdioxid, welche, wenn sie voll ausgebildet ist, einen
sehr hohen elektrischen Leitwiderstand besitzt. Für die meisten
Anwendungen ist diese Eigenart nicht von Nachteil. Sie steht jedoch
dem Zweck einer Verbindungsplatte in einer Festoxidbrennstoffzelle
konträr
gegenüber.
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Damit
diese hitzebeständigen
Stähle
für elektrisch
leitende Komponenten in Brennstoffzellen von Nutzen sein können, ist
es wichtig, das die zuvor erwähnten
Nachteile beseitigt werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Stahlzusammensetzung geschaffen, die aus folgenden Elementen
zusammengesetzt ist (Angaben in Gewichtsprozent):
| Chrom | 18,00–28,5 |
| Kohlenstoff | 0,001–0,20 |
| Silizium | < 0,1 |
| Mangan | 0,005–0,10 |
| Nickel | < 1,0 |
| Stickstoff | < 0,25 |
| Schwefel | < 0,05 |
| Phosphor | < 0,08 |
| Aluminium | < 0,06 |
| REM | 0,005–0,50 |
| Zusätzliche
definierte | Metalle < 0,25 |
als Rest Eisen ohne die unvermeidbaren Verunreinigungen.
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Dabei
handelt es sich bei den zusätzlich
definierten Metallen um die Summe der Gehalte an Titan, Niob, Vanadium,
Molybdän
und Kupfer.
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Darüber hinaus
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem Festoxidbrennstoffzellenstapel eine Komponente
geschaffen, die dazu geeignet ist, einer Temperatur von mehr als
750°C und
einer oxidierenden Atmosphäre
ausgesetzt zu werden, wobei die Komponente aus einer Stahlzusammensetzung
gemäß der Erfindung
gebildet wird.
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Desweiteren
wird gemäß der Erfindung
eine Verbindungsplatte zur Sammlung des elektrischen Stroms von
einer Brennstoffzelle geschaffen, wobei die Platte aus einer Stahlzusammensetzung
gemäß der Erfindung
gebildet wird.
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Die
nachteiligen Auswirkungen der wesentlichen Eisenbegleitelemente
in den bekannten hitzebeständigen
Stählen
wurde gemäß der Erfindung
durch Regelung ihrer Inhaltsmengen auf subkritische Werte verringert.
Alle anfänglichen
Verunreinigungen, die gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht ausdrücklich
genannt werden, können
vorhanden sein, doch sollten sie nicht in größeren Mengen als in Spuren
vorliegen.
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Darüber hinaus
sind REM-Elemente, die normalerweise in herkömmlichen Stählen nicht vorhanden sind,
einzeln oder in Kombination in der Stahlzusammensetzung gemäß der Erfindung
vorhanden. Mit REM werden hierin ein oder mehrere Seltenerdmetalle
aus der Gruppe der Lanthanoidelemente 57 bis 71, Scandium und Yttrium
bezeichnet. Vorzugsweise sind REM bis zu einem Gesamtgehalt von
0,01 bis 0,25 Gew.-% vorhanden. Das Vorhandensein der REM-Elemente
in diesen geringen, präzise
geregelten Mengen hilft, die Oxidschichten bei einer wesentlich
verringerten Dicke und mit verbesserter Haftung zu stabilisieren,
und unterstützt
damit die Verringerung des elektrischen Widerstands der Oxidschicht
auf der Oberfläche
der Stahlkomponente.
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Stähle, die
gemäß der Erfindung
hergestellt werden, bilden eine stabile, gut haftende und sehr dünne Schicht
aus Chromoxid, welche das darunterliegende Metall vor weiterem sauerstoffinduziertem
Qualitätsverlust
schützt
und ein Maß an
elektrischer Leitfähigkeit
schafft, das wesentlich besser ist als jenes, das mit ähnlichen
Stählen
möglich
ist, die gemäß ihrer
akzeptierten Spezifikationen hergestellt werden.
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Bevorzugte
und besonders bevorzugte Zusammensetzungsbereiche in der vorliegenden
Erfindung sind:
| | Bevorzugt | Besonders
bevorzugt |
| Chrom | 20,00–27,5 | 23,00–25,00 |
| Kohlenstoff | 0,01–0,08 | 0,03–0,06 |
| Silizium | < 0,1 | < 0,09 |
| Mangan | 0,005–0,05 | 0,005–0,05 |
| Nickel | < 0,1 | < 0,02 |
| Stickstoff | < 0,20 | < 0,10 |
| Schwefel | < 0,03 | < 0,01 |
| Phosphor | < 0,04 | < 0,04 |
| Aluminium | < 0,05 | < 0,05 |
| Zusätzliche | bis
zu 0,10 | < 0,10 |
| definierte | | |
| Metalle | | |
| REM | 0,01–0,25 | 0,01–0,10 |
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Rest
Eisen ohne die unvermeidbaren Verunreinigungen.
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Stähle, die
in einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung
hergestellt werden, erreichen als Komponenten für Brennstoffzellen in Bezug
auf eine oder mehrere der nachfolgend aufgezählten Eigenschaften Qualitäten, die
jenen überlegen
sind, welche mit anderen derzeit verfügbaren hitzebeständigen Metallen
erzielt werden können:
- a. Kosten pro Masseneinheit.
Die Einheitenkosten
der Stähle
gemäß der Erfindung
sind geringer als die von anderen Materialien, wie zum Beispiel
von Nickellegierungen, Austenitedelstählen, Chromlegierungen und
Keramikmaterialien, die für
die Verbindungsplatten in Festoxidbrennstoffzellen verwendet wurden.
- b. Festigkeit.
Die Zusammensetzung der Erfindung führt zu ferritischen
Stählen,
die eine ebenso große
Festigkeit, das heißt
Rißbeständigkeit,
besitzen wie die meisten anderen ferritischen Stähle und die fester sind als
alle Keramikmaterialien und Legierungen auf Chrombasis, wie zum
Beispiel „Ducrolloy„, hergestellt
von der Metallwerk Plansee GmbH. Typische Festigkeitswerte, die
als ”Bruchdehnung
in einem Dehnungstest” ausgedrückt werden,
liegen für
ferritische Edelstähle
zwischen 12 und 25% und für
Ducrolloy zwischen 0 und 0,5%. Ein höherer Festigkeitsgrad bringt
wesentliche Vorteile bei der Herstellung, bei der Verformung, beim Zusammenbau
und beim Aufbereiten mit sich, da festere Metalle in der Lage sind,
kleine elastische und plastische Streßbelastungen weit besser auszuhalten
als spröde
Materialien.
- c. Wärmeleitfähigkeit.
Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
führt zu
einem Stahl, der unter relativ geringen Lasten bei den typischen
Betriebstemperaturen von Festoxidbrennstoffzellen plastisch verformbar
ist. Diese plastische ”Nachgiebigkeit” gewährleistet
einen guten allgemeinen Kontakt zwischen den sich berührenden
Oberflächen
der Brennstoffzellenkomponenten unter geringer Last. Dieser Kontakt
verbessert die elektrische Leistung der Brennstoffzelle wesentlich
und verringert eventuell vorhandene Punkte mit hoher Belastung.
Diese Punkte mit hoher Belastung in Brennstoffzellenkomponenten,
wie zum Beispiel Verbindungsplatten, können zu Rißbildung der relativ spröden Elektrolytplatten
führen,
was wiederum eine direkte Vermischung von Kraftstoff und Luft an
der Bruchstelle ermöglichen
könnte.
Der sich daraus ergebende Brand kann direkt zu einem Defekt der
Brennstoffzelle führen.
Andere Materialien, wie zum Beispiel Ducrolloy und alle Keramikmaterialien,
besitzen die plastische Nachgiebigkeit nicht in ausreichendem Maß. Die Berührungsflächen der
Platten, die aus solchen Materialien hergestellt werden, müssen daher
sorgfältig
hergestellt werden, um einen guten Kontakt zu ermöglichen.
Da der erfindungsgemäße Stahl
eine gute Verformbarkeit und eine geringere mechanische Festigkeit
besitzt, neigt er weniger zum sogenannten ”Zurückfedern” als zum Beispiel Ducrolloy
und viele andere hitzebeständige
Stähle.
Diese Eigenschaft führt
dazu, daß der
in Rede stehende Stahl während
des Betriebs der Brennstoffzelle, und zwar insbesondere im Verlauf
von Temperaturschwankungen sowie beim Einschalten und Abkühlen, weniger
zu unerwünschten
Verformungen neigt.
- d. Oxidationsbeständigkeit.
Der
gemäß der Erfindung
hergestellte Stahl besitzt bei Temperaturen im Bereich von 500°C bis 950°C in Atmosphären, die
gewöhnlich
in einer Festoxidbrennstoffzelle vorhanden sind, nämlich in
feuchter Luft, feuchtem Sauerstoff, feuchten Kohlenwasserstoffen
und Kohlenstoffoxiden, einen ausgezeichneten Widerstand gegen eine
Qualitätsverschlechterung
der Oberflächen.
Dieser Widerstand gegen Oxidation ist etwa gleich wie jener von
Ducrolloy und jener aller anderen kommerziellen Edelstählen mit
Ausnahme jener, die weniger als 4,5 Gew.-% Aluminium enthalten.
(Es ist anzumerken, daß,
wenn der Aluminiumgehalt eines Stahls mehr als etwa 4,5 Gew.-% beträgt, die
Oxidschicht, die sich an den freiliegenden Oberflächen des Stahls
bildet, aus Aluminiumoxid besteht, das eine sehr geringe elektrische
Leitfähigkeit
besitzt). Die bessere Oxidationsbeständigkeit der erfindungsgemäß zusammengesetzten
Stähle
kann durch eine geeignete chemische Behandlung der Oberfläche durch
verschiedene Methoden, wie zum Beispiel Kalorisierung oder Beschichtung
mit einer Schutzschicht aus einem anderen Material, weiter verbessert
werden.
- e. Wärmeausdehnungsverträglichkeit
mit Zirkonerde (Zirconia).
Bei typischen Betriebstemperaturen,
das heißt
zwischen 700°C
und 1000°C,
liegt der Wärmeausdehnungskoeffizient
(CET) des erfindungsgemäßen Stahls
innerhalb von 10% jenes der teilweise stabilisierten Zirkonerde,
welche das Basismaterial der Festoxidbrennstoffzellenelektrolyte
darstellt. Dies bedeutet, daß wärmeinduzierte
Spannungen keine Belastungen darstellen, die ausreichen, um Risse
in den Zellen zu verursachen. In dieser Hinsicht ist die Stahlzusammensetzung
der Erfindung ebenso gut wie alle anderen Metalle, die für Verbindungsplatten
verwendet werden, und vielen von diesen sogar überlegen.
- f. Maschinelle Bearbeitbarkeit
Der gemäß der Zusammensetzung der Erfindung
hergestellte Stahl kann durch herkömmliche Metallschneidetechniken
leicht bearbeitet werden und ist in dieser Hinsicht den austenitischen,
martensitischen und zweiphasigen Edelstählen sowie den Legierungen
auf Nickelbasis und den Legierungen auf Chrombasis, die derzeit
für Verbindungsplatten
verwendet werden, überlegen.
- g. Schweißfähigkeit.
Der
Stahl der Erfindung kann ohne spezielle Vorbereitung, Elektroden
oder Geräte
und ohne Vor- oder Nacherwärmung leicht
geschweißt
werden. Auf Grund dieser Eigenschaft kann dieser Stahl leichter
mit herkömmlichen
industriellen Techniken verfertigt und einfacher repariert und modifiziert
werden als andere Legierungen, wie zum beispiel Ducrolloy.
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Stähle mit
einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung
sind nicht auf irgendwelche bestimmte Verarbeitungstechniken, wie
zum Beispiel das Abkühlen
von Schmelztemperaturen, beschränkt
und können
auf ähnliche
Weise wie andere ferritische Stähle,
wie zum Beispiel Stahl der Klasse 446, verarbeitet und/oder behandelt
werden.
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Stahllose,
die gemäß den oben
genannten breitesten Spezifikationen hergestellt wurden, haben sich in
Brennstoffzellen, die von der Anmelderin getestet wurden, als wirkungsvoll
und hinsichtlich ihrer Leistung den Legierungen, die nach den derzeit
akzeptierten Spezifikationen hergestellt wurden, als überlegen
erwiesen. So wurde zum Beispiel ein aus 50 Zellen bestehender Festoxidbrennstoffzellenstapel
mit jeweils 150 × 150
mm großen
Zellen mit Verbindungsplatten hergestellt, die aus Platten von Ducrolloy
gefertigt wurden, das von Plansee stammt. Im Betrieb traten Verformungen
an den Verbindungsplatten auf, was zu Rissen der Elektrolytplatten
und schlechten elektrischen Kontakten führte und womit eine maximale
Ausgangsleistung von etwa 0,75 kW bei 930°C erzielt werden konnte. Die
Ducrolloy-Verbindungsplatten waren nach dem Betrieb im Brennstoffzellenstapel
so spröde,
daß keine
von ihnen ohne Beschädigung
demontiert werden konnte.
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Es
wurden experimentelle Chargen aus zweiundzwanzig unterschiedlichen
Stählen
gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt und über
einen Zeitraum von mehr als einem Jahr getestet. Die Analysen der Stähle sind
in Tabelle 1 dargestellt. Wenngleich die Laborgeräte, die
zum Messen des Yttriumgehalts verwendet wurden, keine Mengen unter
0,01 Gewichtsprozent messen konnten, gehen wir angesichts der zur
Erzeugung der Stähle
verwendeten Methode davon aus, daß die fünf in Tabelle 1 angegebenen
Stähle,
für die
ein Y-Gehalt von < 0,01
Gewichtsprozent ausgewiesen wird, tatsächlich nur etwa 0,005 Gewichtsprozent
Yttrium enthielten. Der Höhepunkt
dieser Testreihe bestand aus einem Test an einem Stapel von Festoxidbrennstoffzellen,
wie sie unten beschrieben werden, an denen Brennstoffzellen-Verbindungsplatten
verwendet wurden, die aus fünfzehn
der oben erwähnten
zweiundzwanzig Chargen hergestellt wurden, wobei alle in die folgenden Gewichtsbereiche
fielen:
| Cr | 26,25–28 |
| C | 0,0025–0,090 |
| Si | 0,01–0,09 |
| Mn | 0,01 |
| Ni | 0,01 |
| N | < 0,001 |
| S | 0,001–0,002 |
| P | 0,002 |
| Al | 0,007–0,056 |
| Ti
+ Nb + V + Mo + Cu | < 0,04 |
| REM | 0,005–0,15, |
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Rest
Eisen, ohne unvermeidbare Verunreinigungen, die nur in Spurenmengen
oder in geringeren Mengen vorhanden waren.
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Die
in diesem Stapeltest verwendeten fünfzehn Stahlzusammensetzungen
sind in Tabelle 1 mit einer Herstellungsnummer angegeben, die im
Kopf der Tabelle vermerkt ist.
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auf unterschiedliche Arten aus diesen fünfzehn Stahlzusammensetzungen
hergestellte Verbindungsplatten wurden gebildet und zu einem Stapel
zusammengebaut, der identisch war mit dem Stapel des oben erwähnten Vergleichsbeispiels
(bei dem die Ducrolloy-Platten verwendet wurden), jedoch mit dem
Unterschied, daß im
Vergleichsbeispiel fünfzig
Platten verwendet wurden. Unter den selben Betriebsbedingungen erzeugte
dieser Zellenstapel eine maximale Ausgangsleistung von 1,55 kW.
Alle Verbindungsplatten konnten ohne Beschädigung von diesem Stapel demontiert
werden, und alle waren für
eine Aufbereitung und Wiederverwendung geeignet.
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Die
Zusammensetzungen der Verbindungsplatten der vorliegenden Erfindung,
welche im Stapeltest getestet wurden, unterschieden sich hinsichtlich
einiger Elemente über
einen wesentlichen Bereich. Die Verteilung der Zusammensetzungen
veranschaulicht den Umfang der Erfindung. Eine wichtige Ursache
der Veränderungen
bei den Zusammensetzungen war die Natur der kleinen Blockmetallerzeugungseinrichtung,
die mit sich brachte, daß es
notwendig war, eine Anzahl an Chargen herzustellen, und wodurch
es schwierig war, diese mit den zur Verfügung stehenden Einrichtungen
mit identischer Zusammensetzung zu erzeugen. Außer dem Chrom- und Kohlenstoffgehalt
fiel die Mehrheit der Zusammensetzungsbereiche in den oben erwähnten bevorzugten
Zusammensetzungsbereich. Im Hinblick auf den Chromgehalt ist anzuerkennen,
daß ähnliche Leistungsvorteile
bei den geringeren, bevorzugteren Mengen von 23–25 Gewichtsprozent bei zusätzlichen Kosteneinsparungen
erzielt werden könnten.
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Es
hat sich gezeigt, daß das
Warmwalzen der Stahlchargen 3824, 3825, 3826, 3832, 3837 und 3841 für die Herstellung
der Verbindungsplatten schwierig war, weshalb diese für den Stapeltest
nicht verwendet wurden. Die Schwierigkeit ergab sich daraus, daß sich Chrom
und Kohlenstoff während
der Verfestigungs- oder Abkühlphasen
der Herstellung gerne miteinander verbinden und eine Chromcarbidphase
bilden. Diese führt
dazu, daß der
Stahl unbearbeitbar wird, wenn sie in entsprechender Menge vorhanden
ist. Wenn der Gewichtsanteil des Chroms am oberen Ende des angegebenen
Bereichs liegt und der Kohlenstoffgehalt ebenso in der Nähe des oberen
Bereichs liegt, ist bei der nachfolgenden Bearbeitung Sorgfalt nötig, um
die Bildung von durch Carbid ausgelösten Rissen im Stahl zu vermeiden.
Wenn der Stahl jedoch verarbeitet werden kann, ist seine Qualität zufriedenstellend.
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Im
bevorzugteren Bereich der Zusammensetzung sind die oberen Gehaltsmengen
an Chrom und Kohlenstoff geringer, wodurch die Gefahr einer Chromcarbidbildung
stark verringert wird: Der Stahl kann leichter verarbeitet werden.
Seine Leistungseigenschaften (Qualitäten) sind zufriedenstellend.
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Wenn
eines der Elemente aus der Gruppe der zusätzlich definierten Metalle
vorhanden ist, wird auf Grund von Kostenüberlegungen bevorzugt, daß es sich
dabei hauptsächlich
oder ausschließlich
um Titan handelt. Man nimmt an, daß die Wirkung des Titans auf
die Bildung von Titan-Carbonitriden zurückzuführen ist und daß das Titan
durch die anderen Elemente in der Gruppe der zusätzlich definierten Metalle,
welche bekanntermaßen ähnliche
Eigenschaften besitzen, ganz oder teilweise ersetzt werden kann.
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Im
Hinblick auf die REM-Elemente verwenden alle verschiedenen Stähle, die
im Stapeltestbeispiel verwendet werden, Yttrium als einziges REM-Element.
Die anderen in der REM-Gruppe definierten Elemente besitzen bekanntermaßen eine ähnliche
Wirkung hinsichtlich der Stabilisierung der Oxidschichten bei einer verringerten
Dicke und könnten,
falls dies gewünscht
wird, anstelle des Yttriums verwendet werden. Die fünf mit weniger
als 0,01 Gewichtsprozent Yttrium analysierten Stähle wiesen bessere Leistungseigenschaften
als vergleichbare Zusammensetzungen ohne Yttrium auf, doch erkennbar
schlechtere Leistungseigenschaften als vergleichbare Stähle in Tabelle
1 mit einem höheren
Yttriumgehalt.
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Zusätzlich zu
den Verbindungsplatten kann der Stahl der Erfindung für andere
Komponenten in Brennstoffzellen, und zwar insbesondere Festoxidbrennstoffzellen,
verwendet werden, wie zum Beispiel in Verteilern, Bodenplatten,
Stromsammelstreifen und Leitungen. Der Stahl kann auch in anderen
Bereichen eingesetzt werden, wo eine oder mehrere der zuvor erwähnten wünschenswerten
Eigenschaften benötigt
werden, wie zum Beispiel Wärmetauscherplatten,
Rohrleitungen für
heiße
Gase, Radschaufeln, Stecker, Rohre.
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Fachleute
dieses Bereiches werden anerkennen, daß an der vorliegenden Erfindung
andere Änderungen
und Modifizierungen durchgeführt
werden können
als jene, die hierin beschrieben wurden. Es wird darauf hingewiesen,
daß die
Erfindung alle derartigen Änderungen
und Modifizierungen umfaßt,
die innerhalb des Geistes und Umfangs der Erfindung liegen.