15464

15464

بررسي تأثير عمليات حرارتي بر پوشش كبالت به منظور ايجاد اكسيد اسپينلي محافظ/ رسانا بر صفحات اتصال دهنده در پيل هاي سوختي اكسيد جامد

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

دي ماه 1394

دي ماه 1394

دكتر منصور سلطانيه- دكتر سعيد رستگاري

مواد و متالورژي

امروزه با توجه به نياز روز افزون بشر به انرژي، نياز به استفاده از منابع انرژي نو و پاك بيش از پيش احساس مي¬شود. پيل¬هاي سوختي اكسيد جامد، يكي از مناسب¬ترين منابع تأمين انرژي هستند. براي استفاده از آن¬ها و حصول توان مطلوب خروجي، تك سل¬هاي پيل سوختي با استفاده از يك اتصال¬دهنده به صورت موازي يا سري در كنار يكديگر قرار مي¬گيرند. با توجه به كاهش دماي كاري آن¬ها امكان استفاده از اتصال¬دهنده¬هاي فلزي فراهم شده است. در اين ميان نيز فولادهاي زنگ نزن فريتي داراي بهترين تطابق ضريب انبساط حرارتي با ساير اجزاي سراميكي پيل سوختي هستند. اما به دليل كاربرد آن¬ها در دماي بالا و زمان¬هاي كاري طولاني دچار مشكلاتي همچون مسموميت كرومي و پوسته شدن اكسيد سطحي مي¬شوند. يكي از روش¬هاي مقابله با چنين شرايطي ايجاد يك پوشش محافظ/ رسانا، با قابليت مقاومت در برابر اكسيداسيون و جلوگيري از نفوذ كروم است. اسپينل فلزات واسطه و به خصوص اسپينل كبالت به دليل فراهم كردن شرايط فوق، مورد توجه بسياري از پژوهشگران قرار گرفته اند. در اين پژوهش نيز به منظور توليد اين پوشش از آبكاري پالسي لايه¬اي روي فولاد زنگ نزن فريتي AISI-430 و عمليات حرارتي بعدي استفاده شد. به¬علاوه براي نفوذ بهتر عناصر در يك¬ديگر از يك مرحله عمليات حرارتي همگن سازي در محيط خلأ به مدت دو ساعت استفاده شد و سپس نمونه¬ها تحت اكسيداسيون در دماي °C800، به مدت 24، 48، 72 و 100 ساعت قرار گرفتند. نتايج شناسايي فازي از طريق پراش اشعه¬ي ايكس(XRD) حاكي از تشكيل يك اسپينل پيچيده به ضخامت 8/3 ميكرون از (Mn,Cr,Fe,Co)3O4 بعد از 100 ساعت اكسيداسيون است. به¬علاوه ارزيابي ريزساختاري از سطح مقطع عرضي نمونه¬ها توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مجهز به EDS انجام شد و با توجه به كاهش ضخامت لايه¬ي (Fe,Cr)2O3 از 8/16ميكرون در نمونه¬ با پوشش كبالت خالص( بعد از 24 ساعت اكسيداسيون) به 6/12ميكرون در نمونه¬ با پوشش كبالت عمليات حرارتي شده( بعد از 100 ساعت اكسيداسيون)، نشان دهنده¬ي قابليت نسبتاً خوب پوشش براي جلوگيري از مسموميت كرومي بود. آزمون X- Cut نيز براي بررسي ميزان چسبندگي پوشش به نمونه به¬كار گرفته شد كه ميزان چسبندگي براي پوشش كبالت عمليات حرارتي شده بعد از 100 ساعت اكسيداسيون در كلاس 5A و براي پوشش كبالت خالص بعد از 24 ساعت اكسيداسيون در كلاس 3A قرار گرفت. اين نتيجه نيز نشان¬دهنده¬ي بهبود چسبندگي پوشش به نمونه در اثر عمليات حرارتي است. واژه¬هاي كليدي: پيل سوختي اكسيد جامد- عمليات حرارتي- اتصال¬دهنده- پوشش- اسپينل كبالت/ منگنز- آبكاري الكتريكي