6664

بررسي و مقايسه خواص و روشهاي ايجاد پوشش هاي اسپينلي در اتصال دهنده هاي پيل سوختي اكسيد جامد

1396

دكتر منصور سلطانيه - دكتر سعيد رستگاري

امروزه استفاده از پيل‌هاي سوختي و انرژي پاك بسيار مورد توجه قرار گرفته است. پيل‌هاي سوختي به شكل‌هاي مختلفي تقسيم‌بندي مي‌شوند. يكي از رايج‌ترين آن‌ها، بر اساس نوع الكتروليت مورد استفاده در پيل‌ها است. از بين انواع مختلف پيل سوختي، پيل سوختي اكسيد جامد به دليل راندمان بالاتر، دماي كاري بالا و امكان استفاده در سيستم‌هاي تركيبي براي توليد نيرو، مورد توجه قرار گرفته است. دماي كاري بالا، مشكلاتي را از قبيل خوردگي دما بالا، ترك‌هاي ناشي از عدم تطابق ضريب انبساط حرارتي اجزا و لزوم استفاده از مواد گران‌قيمت ايجاد مي‌كند. براي افزايش توان و ولتاژ كاري، سلول‌هاي واحد به صورت سري در مدار قرار مي‌گيرند و يك توده پيل سوختي را ايجاد مي‌كنند. براي اتصال سلول‌هاي واحد به هم، از اتصال‌دهنده‌ها استفاده مي‌شود. فولادهاي زنگ‌نزن فريتي به دليل ساخت آسان، هزينه كم، هدايت الكتريكي بالا و تطابق خوب در ضريب انبساط حرارتي با ساير اجزاي پيل، بهترين گزينه براي ساخت اتصال‌دهنده محسوب مي‌شوند. البته خود اين نوع اتصال‌دهنده‌ها نيز محدوديت‌هايي مانند افت هدايت الكتريكي به دليل نرخ اكسيداسيون بالا، از بين رفتن و پوسته شدن لايه اكسيدي و مسموميت كاتدي در اثر تبخير كروم دارد. يكي از راه‌هاي مقابله با اين مشكلات، پوشش‌دهي اتصال‌دهنده‌ها است. خلاصه نتايج حاصل از مطالعه درباره انواع پوشش‌ها و روش‌هاي ايجاد آن‌ها به شرح زير است: • انواع پوشش‌هاي مورد استفاده براي محافظت از اتصال‌دهنده‌ها در شرايط كاري پيل‌هاي سوختي اكسيد جامد عبارتند از پوشش‌هاي نيتريدي، اكسيدهاي عناصر واكنش‌زا، پروسكايت‌ها، MAlCrYOها، اسپينل‌ها و اسپينل‌هاي كامپوزيتي. •در حال حاضر بهترين گزينه براي پوشش‌دهي فولاد‌هاي زنگ‌نزن مورد استفاده در پيل سوختي اكسيد جامد، پوشش‌هاي اسپينلي و اسپينلي كامپوزيتي حاوي عناصر منگنز، كبالت و مس هستند. اين پوشش‌ها علاوه بر هدايت الكتريكي خوب، تطابق ضريب انبساط حرارتي با زيرلايه و ساير اجزاي پيل، افزايش مقاومت به اكسيداسيون، كاهش نرخ رشد و جلوگيري از پوسته شدن لايه اكسيدي، به طور كاملا موثري از نفوذ كروم به خارج از زيرلايه جلوگيري مي‌كنند. •روش‌هايي كه اخيرا براي ايجاد اين دسته از پوشش‌ها مورد استفاده قرارگرفتند، عبارتند از رسوب‌دهي فاز بخار با پرتو الكتروني، كندوپاش مغناطيسي، اسكرين پرينت، سل-ژل، روش‌هاي اسپري (پلاسما و ايروسل) و رسوب‌دهي الكتريكي (آبكاري و الكتروفوريتك). •در ميان روش‌هاي مذكور، روش‌هاي رسوب‌دهي الكتريكي مانند آبكاري و الكتروفورتيك، با توجه به سادگي روش، هزينه كم، كنترل مناسب روي فرايند، كيفيت بالاي پوشش و امكان پوشش‌دهي قطعات با شكل هندسي پيچيده، روش‌هاي مناسب‌تري نسبت به سايرين هستند.

11/5/2017 12:00:00 AM

66227

1398/08/19