RU2280926C2 - High-temperature solid-electrolyte fuel cell - Google Patents
High-temperature solid-electrolyte fuel cell Download PDFInfo
- Publication number
- RU2280926C2 RU2280926C2 RU2004119087/09A RU2004119087A RU2280926C2 RU 2280926 C2 RU2280926 C2 RU 2280926C2 RU 2004119087/09 A RU2004119087/09 A RU 2004119087/09A RU 2004119087 A RU2004119087 A RU 2004119087A RU 2280926 C2 RU2280926 C2 RU 2280926C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chromium
- nickel
- cobalt
- alloy
- fuel cell
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, к устройствам для непосредственного преобразования химической энергии в электрическую, в частности к высокотемпературным топливным элементам с твердым электролитом, в том числе с циркониевой керамикой.The invention relates to the field of electrical engineering, to devices for the direct conversion of chemical energy into electrical energy, in particular to high-temperature fuel cells with a solid electrolyte, including zirconia ceramics.
Актуальность решаемой проблемы заключается в том, что на эффективность работы устройств такого типа, кроме других существенных факторов, оказывают влияние также и материалы, из которых выполнены отдельные элементы узлов и деталей, таких, например, как токоотводы, интерконнекторы, биполярные платы (пластины), сепараторные платы и другие.The relevance of the problem being solved lies in the fact that the efficiency of the operation of devices of this type, in addition to other significant factors, is also influenced by the materials from which individual elements of components and parts are made, such as for example down conductors, interconnectors, bipolar boards (plates), separator boards and others.
В числе требований, предъявляемых к материалам для указанных выше металлических межэлементных соединений, наиболее важными являются следующие:Among the requirements for materials for the above metal interelement compounds, the most important are the following:
1. Низкий термический коэффициент линейного расширения (ТКЛР), близкий к ТКЛР циркониевой керамики (например, ZrO2+(8÷12)% Y2О3) в области температур 20÷1000°С, находящийся в диапазоне (7÷12,5)×10-6 К-1. Согласованность между ТКЛР этих двух материалов особенно важна в области пониженных (ниже 500°С) температур, при которых релаксационные процессы затруднены.1. Low thermal coefficient of linear expansion (TEC) close to that of zirconium ceramics (for example, ZrO 2 + (8 ÷ 12)% Y 2 О 3 ) in the temperature range 20 ÷ 1000 ° С, which is in the range (7 ÷ 12, 5) × 10 -6 K -1 . The consistency between the thermal expansion coefficient of these two materials is especially important in the region of low (below 500 ° С) temperatures, at which relaxation processes are hindered.
2. Стабильность свойств при термоциклировании в широком диапазоне температур 20÷1000°С.2. The stability of the properties during thermal cycling in a wide temperature range of 20 ÷ 1000 ° C.
3. Жаростойкость до 1000°С.3. Heat resistance up to 1000 ° C.
Известна электрохимическая батарея, токоотвод которой изготовлен из порошка (волокон) углерода или графита [Патент США №4960655, НКИ 429-192, опубл. 02.10.1990]. Такой токоотвод может быть использован как для отрицательного, так и для положительного электрода. Однако батарея с токоотводом из графита или углерода не рассчитана для работы в условиях повышенных (до 1000°С) температур, так как выше 750°С такой токоотвод сгорает. Кроме того, величина теплового расширения такого углеродного токоотвода (ТКЛР≈(3÷5)×10-6 К-1) значительно меньше ТКЛР твердого электролита. Это может приводить к большим внутренним напряжениям и разрушению конструкций при термоциклировании (20÷1000°С).Known electrochemical battery, the collector of which is made of powder (fibers) of carbon or graphite [US Patent No. 4960655, NKI 429-192, publ. 10/02/1990]. Such a collector can be used for both the negative and the positive electrode. However, a battery with a graphite or carbon down conductor is not designed to operate at elevated temperatures (up to 1000 ° C), since such a down conductor burns above 750 ° C. In addition, the thermal expansion of such a carbon collector (TECL = (3 ÷ 5) × 10 -6 K -1 ) is much less than the TECL of a solid electrolyte. This can lead to large internal stresses and structural failure during thermal cycling (20 ÷ 1000 ° C).
Известны высокотемпературные топливные элементы с твердым электролитом, в которых металлические межэлементные соединения выполнены из жаростойких сплавов на основе Ni-Cr и Co-Ni-Cr. В частности:High temperature solid electrolyte fuel cells are known in which metallic inter-element compounds are made of heat-resistant alloys based on Ni-Cr and Co-Ni-Cr. In particular:
- Со (50-55%) - Ni (9-10%) - Cr (20%) - W (14-15%) с покрытием La2O3/SrCO3 [патент США 4950562, НКИ 429/32, опубл. 21.08.1990];- Co (50-55%) - Ni (9-10%) - Cr (20%) - W (14-15%) coated with La 2 O 3 / SrCO 3 [US patent 4950562, NCI 429/32, publ. . 08/21/1990];
- инконель 600 (Ni-Cr (15,5%) - Fe (8%) или Ni-Cr (23%) с покрытием из лантан-марганцового оксида или лантан-марганцового оксида с добавками оксида стронция [патенты США 5049458, НКИ 429/32, опубл. 17.09.1991];- Inconel 600 (Ni-Cr (15.5%) - Fe (8%) or Ni-Cr (23%) coated with lanthanum-manganese oxide or lanthanum-manganese oxide with the addition of strontium oxide [US patents 5049458, NKI 429 / 32, published on September 17, 1991];
- Ni (80%) - Cr (14%) - Fe (6%) с La-Mn перовскитовым покрытием на кислородной стороне [патент США 5034288, НКИ 429/32, опубл. 23.07.1991];- Ni (80%) - Cr (14%) - Fe (6%) with La-Mn perovskite coating on the oxygen side [US patent 5034288, NCI 429/32, publ. 07/23/1991];
- Композиционный материал, состоящий из металлического сплава Ni (50-80%) - Cr (50-20%) - Fe (0-15%) и 50-85% оксида (SiO2 или Al2О3 или смеси SiO2 - Al2О3) [патент США 5279906, НКИ 429/30, опубл. 18.01.1994];- A composite material consisting of a metal alloy Ni (50-80%) - Cr (50-20%) - Fe (0-15%) and 50-85% oxide (SiO 2 or Al 2 O 3 or a mixture of SiO 2 - Al 2 About 3 ) [US patent 5279906, NKI 429/30, publ. 01/18/1994];
- Ni-Cr (15%) - Ti (2,5%) - Al (0,7%) - Fe (7%) - Nb (1%) - Si (0,4%) - Mn (0,5%) - С (0,04%) [патент США 4997727, НКИ 429/33, опубл. 05.03.1991];- Ni-Cr (15%) - Ti (2.5%) - Al (0.7%) - Fe (7%) - Nb (1%) - Si (0.4%) - Mn (0.5 %) - C (0.04%) [US patent 4997727, NKI 429/33, publ. 03/05/1991];
Вышеуказанные сплавы обладают достаточно хорошей жаростойкостью в кислородсодержащих средах, однако они имеют весьма высокие (≈(16÷20)×10-6 K-1) значения ТКЛР, существенно превышающей ТКЛР циркониевой керамики (≈(7÷12,5)×10-6 К-1). Столь большие различия в тепловом расширении сплавов и керамики могут приводить к высоким внутренним напряжениям при нагреве металлокерамических соединений и их разрушению.The above alloys have a fairly good heat resistance in oxygen-containing environments, but they have very high (≈ (16 ÷ 20) × 10 -6 K -1 ) values of thermal expansion coefficient, significantly higher than the thermal expansion coefficient of zirconium ceramic (≈ (7 ÷ 12.5) × 10 - 6 K -1 ). Such large differences in the thermal expansion of alloys and ceramics can lead to high internal stresses during heating of ceramic-metal compounds and their destruction.
Известны высокотемпературные топливные элементы с твердым электролитом, в которых металлические межэлементные соединения выполнены из сплавов на основе хрома с различными добавками:Known high-temperature solid electrolyte fuel cells in which metallic inter-element compounds are made of chromium-based alloys with various additives:
- Cr+5%Fe+Y2О3 [ЕР 578855, МПК Н 01 М 8/02, опубл. 19.01.1994];- Cr + 5% Fe + Y 2 O 3 [EP 578855, IPC H 01 M 8/02, publ. 01/19/1994];
- Cr+(5-15)%Ni [DE 4009138, МПК Н 01 М 8/12, опубл. 26.09.1991];- Cr + (5-15)% Ni [DE 4009138, IPC H 01 M 8/12, publ. 09/26/1991];
- Cr+(3-10) ат.% Fe и/или (0,5-5) ат.% редкоземельных элементов или их оксидов [патент США 5407758, НКИ 429/33, опубл. 18.04.1995].- Cr + (3-10) at.% Fe and / or (0.5-5) at.% Of rare earth elements or their oxides [US patent 5407758, NCI 429/33, publ. 04/18/1995].
Сплавы на основе хрома обладают достаточно хорошей жаростойкостью, однако имеют серьезные недостатки.Chromium-based alloys have fairly good heat resistance, but have serious drawbacks.
- Технология выплавки и металлургического передела является весьма сложной и дорогостоящей. В частности, требуются специальные и дорогостоящие методы выплавки, в том числе электронно-лучевой и вакуумно-дуговой переплавы. Деформационно-термическая обработка при повышенных температурах должна проводиться в условиях высокого вакуума.- The technology of smelting and metallurgical redistribution is very complex and expensive. In particular, special and expensive smelting methods are required, including electron-beam and vacuum-arc remelting. Deformation-heat treatment at elevated temperatures should be carried out in high vacuum.
- Низкая пластичность, которая сильно затрудняет процессы механической обработки при изготовлении конечных изделий.- Low ductility, which greatly complicates the machining processes in the manufacture of final products.
- Тепловое расширение существенно отличается от ТКЛР циркониевой керамики, что может приводить к высоким внутренним напряжениям в соединениях металл-керамика в процессе работы топливных элементов.- Thermal expansion differs significantly from the thermal expansion coefficient of zirconium ceramic, which can lead to high internal stresses in metal-ceramic compounds during the operation of fuel cells.
Перечисленные недостатки существенно ограничивают применение материалов на основе хрома для изготовления токопроводящих конструкций топливных элементов.These disadvantages significantly limit the use of chromium-based materials for the manufacture of conductive structures of fuel cells.
Известны топливные элементы, в которых коллекторы тока и биполярные платы выполнены из сплавов на основе железа, содержащих следующие компоненты, мас.%:Fuel cells are known in which current collectors and bipolar boards are made of iron-based alloys containing the following components, wt.%:
Сплав может дополнительно содержать следующие компоненты, мас.%:The alloy may additionally contain the following components, wt.%:
[Патент США 6300001, НКИ 429/44, опубл. 09.10.2001].[US patent 6300001, NKI 429/44, publ. 10/09/2001].
Этот материал применяется в основном в топливных элементах мембранного типа. Его химический состав не позволяет получить ТКЛР, близкий к тепловому расширению циркониевой керамики.This material is mainly used in membrane type fuel cells. Its chemical composition does not allow one to obtain LTEC close to the thermal expansion of zirconium ceramics.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению по технической сущности и техническому результату является высокотемпературный топливный элемент с твердым электролитом, в котором токоотвод выполнен из металлического окалиностойкого сплава, содержащего, мас.%:The closest analogue to the claimed invention in terms of its technical nature and technical result is a high-temperature solid electrolyte fuel cell, in which the collector is made of a metal oxide-resistant alloy containing, wt.%:
[Патент РФ №2068603, МПК Н 01 М 8/10, опубл. БИ №30 от 27.10.1996].[RF patent No. 2068603, IPC N 01 M 8/10, publ. BI No. 30 dated 10.27.1996].
В зависимости от состава эти сплавы в диапазоне температур 20÷1000°С имеют значение ТКЛР от 9,5×10-6 до 11×10-6 К-1, что достаточно близко к ТКЛР циркониевой керамики, содержащей 8% Y2О3. К недостаткам указанных сплавов можно отнести следующие:Depending on the composition, these alloys in the temperature range of 20 ÷ 1000 ° C have a thermal expansion coefficient from 9.5 × 10 -6 to 11 × 10 -6 K -1 , which is quite close to the thermal expansion coefficient of zirconium ceramics containing 8% Y 2 O 3 . The disadvantages of these alloys include the following:
- Несогласованность по ТКЛР с циркониевой керамикой, содержащей 10 и 12% Y2O3.- Inconsistency according to the thermal expansion coefficient with zirconium ceramic containing 10 and 12% Y 2 O 3 .
- Опасность возможного охрупчивания в интервале 450-600°С в результате расслоения твердого раствора («хрупкость 475»), что может приводить к разрушению изделий из этих сплавов при термоциклировании в интервале 20÷1000°С.- The danger of possible embrittlement in the range of 450-600 ° C as a result of separation of the solid solution ("brittleness 475"), which can lead to the destruction of products from these alloys during thermal cycling in the range of 20 ÷ 1000 ° C.
- Невысокая прочность и пониженная пластичность, что существенно ухудшает работоспособность соединений металл/керамика.- Low strength and reduced ductility, which significantly impairs the performance of metal / ceramic compounds.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке высокотемпературного топливного элемента с увеличенным сроком эксплуатации, повышении надежности топливного элемента за счет применения металлических, эффективно работающих межэлементных соединений: токоотводов, интерконнекторов, биполярных плат (пластин), сепараторных плат и других, из жаростойкого сплава с ТКЛР, близким к ТКЛР циркониевой керамики.The problem to which the invention is directed, is to develop a high-temperature fuel cell with an extended service life, increase the reliability of the fuel cell through the use of metal, efficient interconnects: down conductors, interconnectors, bipolar boards (plates), separator boards and others, made of heat-resistant alloy with thermal expansion coefficient close to that of zirconium ceramic.
Новый технический результат изобретения состоит в повышении эффективности топливного элемента за счет использования в его составе жаростойкого, стабильного при термоциклировании материала с низким ТКЛР в диапазоне температур 20÷1000°С, а также с ТКЛР, близким к тепловому расширению циркониевой керамики, содержащей 8-12% Y2О3, в особенности в диапазоне 20÷600°С, в котором релаксационные процессы в соединениях металл-керамика затруднены.A new technical result of the invention is to increase the efficiency of the fuel cell due to the use of a heat-resistant material, stable during thermal cycling, with low thermal expansion coefficient in the temperature range 20 ÷ 1000 ° C, and also with thermal expansion coefficient similar to thermal expansion of zirconium ceramic containing 8-12 % Y 2 O 3 , especially in the range 20 ÷ 600 ° C, in which relaxation processes in metal-ceramic compounds are difficult.
Дополнительный технический результат заключается в обеспечении сохранения стабильности свойств сплава.An additional technical result is to maintain the stability of the properties of the alloy.
Указанные технические результаты достигаются тем, что в известном высокотемпературном топливном элементе с твердым электролитом металлические межэлементные соединения выполнены из сплава, содержащего железо и хром, в который согласно изобретению дополнительно введены кобальт и никель при следующем содержании компонентов, мас.%: хром - 5÷15, никель - 30÷45, кобальт - 20÷35, железо - остальное, при этом отношение суммарного содержания никеля и кобальта к содержанию хрома находится в интервале 4÷13.The indicated technical results are achieved by the fact that in the known high-temperature solid electrolyte fuel cell, metal intercell elements are made of an alloy containing iron and chromium, to which, according to the invention, cobalt and nickel are additionally introduced at the following content of components, wt.%: Chromium - 5 ÷ 15 , nickel - 30 ÷ 45, cobalt - 20 ÷ 35, iron - the rest, while the ratio of the total content of Nickel and cobalt to the chromium content is in the range 4 ÷ 13.
Кроме того, сплав может дополнительно содержать сопутствующие примеси, такие как углерод, и/или азот, и/или кремний, и/или серу, и/или фосфор, и/или марганец, и/или медь, и/или кислород, которые при их суммарном содержании, не превышающем 1%, не ухудшают свойства сплава.In addition, the alloy may further contain concomitant impurities, such as carbon and / or nitrogen, and / or silicon, and / or sulfur, and / or phosphorus, and / or manganese, and / or copper, and / or oxygen, which with their total content not exceeding 1%, the properties of the alloy are not impaired.
Введение никеля и кобальта необходимо для формирования в сплаве локальных атомных и магнитных конфигураций, в которых атомы железа имеют в ближайшем окружении от 3 до 6 атомов никеля и/или кобальта.The introduction of nickel and cobalt is necessary for the formation of local atomic and magnetic configurations in the alloy in which the iron atoms in the immediate environment have from 3 to 6 nickel and / or cobalt atoms.
Максимальное содержание никеля, при котором обеспечивается требуемый набор локальных конфигураций, составляет 45%. При содержании никеля менее 30% твердый раствор становится нестабильным и при температурах ниже 200°С происходит γ⇒α превращение с образованием объемно-центрированной кубической (ОЦК) фазы, ТКЛР которой существенно превышает 12×10-6 К-1. Кроме того, образование ОЦК фазы ухудшает механические свойства, а также жаростойкость и коррозионную стойкость.The maximum nickel content, which provides the required set of local configurations, is 45%. When the nickel content is less than 30%, the solid solution becomes unstable and at temperatures below 200 ° C the γ⇒α transformation occurs with the formation of a body-centered cubic (BCC) phase, the TEC of which substantially exceeds 12 × 10 -6 K -1 . In addition, the formation of the bcc phase affects the mechanical properties, as well as heat resistance and corrosion resistance.
Кобальт также обеспечивает повышение температуры Кюри и, как следствие, повышение и расширение температурного диапазона, в котором реализуются требуемые значения ТКЛР. При содержании кобальта свыше 35% и менее 20% в сплавах не удается реализовать требуемый набор локальных атомных конфигураций (3÷6 атомов Со и/или Ni около атомов железа).Cobalt also provides an increase in the Curie temperature and, as a result, an increase and expansion of the temperature range in which the required TEC values are realized. With a cobalt content of more than 35% and less than 20% in the alloys, it is not possible to realize the required set of local atomic configurations (3–6 Co and / or Ni atoms near the iron atoms).
Хром в концентрации 5÷15% вводится для придания сплавам системы Fe-Ni-Co повышенного уровня жаростойкости. Минимальное содержание хрома, которое необходимо для увеличения жаростойкости, составляет 5%. При меньшей концентрации хрома сплавы не являются жаростойкими. Если содержание хрома превышает 15%, то ухудшаются технологические свойства, в частности значительно падает пластичность, а также существенно увеличивается ТКЛР.Chromium in a concentration of 5-15% is introduced to give the alloys of the Fe-Ni-Co system an increased level of heat resistance. The minimum chromium content, which is necessary to increase the heat resistance, is 5%. At lower chromium concentrations, the alloys are not heat resistant. If the chromium content exceeds 15%, then the technological properties are deteriorated, in particular, ductility decreases significantly, and the thermal expansion coefficient significantly increases.
Примеси в указанных концентрациях не оказывают заметного влияния на свойства предлагаемых сплавов.Impurities in these concentrations do not significantly affect the properties of the proposed alloys.
Предлагаемый состав сплавов обеспечивает высокую стабильность свойств при термоциклировании 20↔1000°С. Это достигается благодаря формированию в предлагаемых сплавах гранецентрированной (гцк) структуры, которая обеспечивает более высокую фазовую стабильность по сравнению с ферритными сплавами на основе Fe-Cr. В Fe-Ni-Co-Cr сплавах с гцк кристаллической решеткой процессов расслоения не происходит.The proposed alloy composition provides high stability properties during thermal cycling 20-1000 ° C. This is achieved due to the formation of a face-centered (fcc) structure in the proposed alloys, which provides higher phase stability compared to Fe-Cr-based ferritic alloys. In Fe – Ni – Co – Cr alloys with fcc crystal lattice, no delamination processes occur.
Отношение суммарного содержания никеля и кобальта к концентрации хрома в диапазоне 4÷13 обеспечивает, с одной стороны, необходимый уровень жаростойкости, а с другой, требуемые величины ТКЛР и стабильность гцк структуры.The ratio of the total nickel and cobalt content to the chromium concentration in the range 4–13 provides, on the one hand, the necessary level of heat resistance, and on the other hand, the required values of thermal expansion coefficient and stability of the fcc structure.
Таким образом, использование предлагаемого топливного элемента обеспечивает получение жаростойкого, стабильного при термоциклировании материала с низким ТКЛР в диапазоне температур 20÷1000°С, а также с ТКЛР, близким к тепловому расширению циркониевой керамики, содержащей 8-12% Y2О3, в особенности в диапазоне 20÷600°С, в котором релаксационные процессы в соединениях металл/керамика затруднены.Thus, the use of the proposed fuel cell provides a heat-resistant, stable during thermal cycling material with low thermal expansion coefficient in the temperature range 20 ÷ 1000 ° C, as well as with thermal expansion coefficient close to thermal expansion of zirconium ceramics containing 8-12% Y 2 O 3 , features in the range of 20 ÷ 600 ° C, in which relaxation processes in metal / ceramic compounds are difficult.
Предлагаемый жаростойкий инварный сплав может быть использован для изготовления токоотводов и металлических межэлементных соединений высокотемпературных топливных элементов с твердым электролитом. Токопроводящие компоненты, выполненные из заявленного сплава, обеспечивают низкий уровень внутренних напряжений в соединениях металл/керамика, особенно в диапазоне температур 100÷500°С, в котором релаксационные процессы в металле заторможены и, как следствие, затруднена длительная, устойчивая работа топливных элементов с твердым электролитом.The proposed heat-resistant Invar alloy can be used for the manufacture of down conductors and metal interelement compounds of high-temperature solid fuel cells with solid electrolyte. The conductive components made of the claimed alloy provide a low level of internal stresses in the metal / ceramic compounds, especially in the temperature range 100 ÷ 500 ° C, in which the relaxation processes in the metal are inhibited and, as a result, the long-term, stable operation of fuel cells with solid electrolyte.
Предлагаемый жаростойкий инварный сплав может быть также использован для изготовления жаростойких конструкций, которые необходимо согласовывать по ТКЛР с керамикой или другими материалами, характеризующимися ТКЛР в диапазоне ≈(5÷11)×10-6 К-1 при температурах от 20 до 1000°С.The proposed heat-resistant invar alloy can also be used for the manufacture of heat-resistant structures, which must be coordinated by thermal expansion coefficient with ceramics or other materials characterized by thermal expansion coefficient in the range of ≈ (5 ÷ 11) × 10 -6 K -1 at temperatures from 20 to 1000 ° C.
Возможность промышленного применения может быть подтверждена следующими примерами конкретного выполнения.The possibility of industrial application can be confirmed by the following examples of specific performance.
Пример 1.Example 1
Для изготовления металлических межэлементных соединений высокотемпературных топливных элементов с твердым (оксидным) электролитом выплавляли сплавы различного состава. Выплавку проводили в высокочастотной открытой или вакуумно-индукционной печи емкостью 1÷50 кг. Слитки проковывали при 1000÷1150°С. Измерения ТКЛР проводили в диапазоне 25÷900°С дилатометрическим методом с использованием дилатометра типа Linseis.Alloys of various compositions were smelted for the manufacture of metal inter-element compounds of high-temperature fuel cells with a solid (oxide) electrolyte. Smelting was carried out in a high-frequency open or vacuum induction furnace with a capacity of 1 ÷ 50 kg. Ingots were forged at 1000 ÷ 1150 ° С. LTEC measurements were carried out in the range 25–900 ° С using the dilatometric method using a Linseis type dilatometer.
Химические составы и результаты измерения свойств исследуемых сплавов приведены в таблице 1. Представленные в таблице 1 данные по тепловому расширению относятся к трем температурным интервалам: 20÷100°С, 20÷500°С и 20÷800°С.The chemical compositions and the results of measuring the properties of the studied alloys are given in table 1. The data on thermal expansion presented in table 1 refer to three temperature ranges: 20–100 ° С, 20–500 ° С, and 20–800 ° С.
Из таблицы 1 видно, что по сравнению с прототипом тепловое расширение предлагаемых сплавов более близко к ТКЛР керамики ZrO2 (10-12)% Y2О3, особенно в интервале 100÷500°С, в котором релаксационные процессы в металле затруднены. Это приводит к меньшим напряжениям в соединениях металл/керамика при термоциклировании. Кроме того, предлагаемый сплав имеет более высокий уровень прочностных свойств и высокую стабильность свойств в процессе термоциклирования при сохранении значений ТКЛР, близких к циркониевой керамике.From table 1 it can be seen that, compared with the prototype, the thermal expansion of the proposed alloys is closer to the thermal expansion coefficient of ZrO 2 (10-12)% Y 2 O 3 ceramics, especially in the range of 100 ÷ 500 ° C, in which relaxation processes in the metal are difficult. This leads to lower stresses in the metal / ceramic compounds during thermal cycling. In addition, the proposed alloy has a higher level of strength properties and high stability of properties during thermal cycling while maintaining the thermal expansion coefficient close to zirconia ceramics.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004119087/09A RU2280926C2 (en) | 2004-06-24 | 2004-06-24 | High-temperature solid-electrolyte fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004119087/09A RU2280926C2 (en) | 2004-06-24 | 2004-06-24 | High-temperature solid-electrolyte fuel cell |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004119087A RU2004119087A (en) | 2006-01-10 |
RU2280926C2 true RU2280926C2 (en) | 2006-07-27 |
Family
ID=35871671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004119087/09A RU2280926C2 (en) | 2004-06-24 | 2004-06-24 | High-temperature solid-electrolyte fuel cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2280926C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2533555C2 (en) * | 2012-09-11 | 2014-11-20 | Аркадий Владимирович Луенков | Method for implementation of high-temperature fuel element with protonic plasma and internal reforming |
-
2004
- 2004-06-24 RU RU2004119087/09A patent/RU2280926C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2533555C2 (en) * | 2012-09-11 | 2014-11-20 | Аркадий Владимирович Луенков | Method for implementation of high-temperature fuel element with protonic plasma and internal reforming |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004119087A (en) | 2006-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hassan et al. | Influence of alloy addition and spinel coatings on Cr-based metallic interconnects of solid oxide fuel cells | |
JP5419465B2 (en) | Creep-resistant ferritic steel | |
KR101289912B1 (en) | Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless steels adapted for use with solid oxide fuel cells | |
CA2774035C (en) | Steel for solid oxide fuel cell having excellent oxidation resistance | |
JP5133988B2 (en) | Ferritic chromium steel | |
EP1600520B1 (en) | Heat-resistant steel | |
EP1536031A1 (en) | Metal material for fuel cell, fuel cell using the same and method for producing the material | |
JP4737600B2 (en) | Steel for solid oxide fuel cell separator | |
JPH09157801A (en) | Steel for separator of solid electrolytic fuel cell | |
KR100803085B1 (en) | Fabrication methods of oxidation-resisted interconnect for solid oxide fuel cell | |
EP1448803A1 (en) | Ferritic stainless steel having high temperature creep resistance | |
CN101519740A (en) | Ni-Mo-Cr alloy for metal connecting body of cathode Cr poison resisting intermediate-temperate solid oxide fuel battery | |
JPH10280103A (en) | Steel for solid electrolytic type fuel battery separator | |
RU2280926C2 (en) | High-temperature solid-electrolyte fuel cell | |
JP2007016297A (en) | Steel for solid-oxide fuel cell separator | |
JP3705665B2 (en) | Iron-chromium sintered alloy, method for producing the same, and fuel cell separator using the same | |
JP2003105503A (en) | Steel for solid oxide type fuel battery separator | |
JP4385328B2 (en) | Steel for solid oxide fuel cell separator | |
Taniguchi et al. | Development of a ferritic alloy separator for a planar SOFC | |
JPH0835042A (en) | Metallic material | |
AU2011244954B2 (en) | Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless steels adapted for use with solid oxide fuel cells | |
Albany et al. | SURFACE MODIFICATION OF FERRITIC AND NI BASED ALLOYS FOR IMPROVED OXIDATION RESISTANCE IN SOFC APPLICATIONS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090625 |