Cynnydd ymchwil cysylltwyr plât ferrite sy'n gwrthsefyll traul
Ym 1997, datblygodd Hitachi Metal Company y deunydd metel Fe-22Cr aloi system ferritig ZMG232 ar gyfer cysylltwyr SOFC gyda thymheredd gweithredu o 1000 gradd. Dewiswyd y deunydd ferritig fel y cysylltydd SOFC oherwydd bod gan y deunydd ferritig gyfernod ehangu thermol is nag austenite, sy'n debycach i ddeunydd cydran SOFC. Yna mabwysiadodd y cwmni gyfres o fesurau gwella prosesau, megis lleihau cynnwys ocsidau amhuredd, a datblygodd y plât ZMG232L sy'n gwrthsefyll traul yn 2005.
Gall plât ZMG232L sy'n gwrthsefyll traul ffurfio haen ocsid Cr2O3 trwchus yn yr amgylchedd gwaith, felly mae ganddo ddargludedd trydanol da cynhenid ar yr un pryd, ond mae ganddo hefyd wrthwynebiad ocsideiddio rhagorol. Er y gellir cael ymwrthedd ocsideiddio'r cysylltydd hefyd trwy ffurfio haen ocsid Al2O3, nid oes gan Al2O3 ddargludedd trydanol ar dymheredd gweithredu plât gwrthsefyll traul ZMG232L, felly mae'r aloi haen ocsid Cr2O3 gyda gwrthiant bach ar dymheredd uchel yn addas ar gyfer Deunyddiau metel cysylltydd SOFC.
Gyda datblygiad parhaus SOFC, mae gofynion uwch wedi'u cyflwyno ar gyfer deunyddiau metel cysylltydd - i wella'r ymwrthedd ocsideiddio ymhellach a lleihau faint o anweddiad Cr a gynhyrchir gan ddeunyddiau metel i leihau'r effaith ar berfformiad cydrannau cynhyrchu pŵer. Yn seiliedig ar blât ZMG232L sy'n gwrthsefyll traul, sylweddolodd Hitachi Metal Company ddyluniad ffilm a aloi dwysedd sy'n cynnwys haen asgwrn cefn a haen cromiwm ocsid gyda dargludedd trydanol trwy ychwanegu elfennau aloi a optimeiddio cydrannau, a datblygodd blât aloi newydd sy'n gwrthsefyll traul ZMG232G10 gyda cynyddodd ymwrthedd ocsideiddio a dargludedd trydanol tua 2 waith.
Mae strwythur haen ocsid a dyluniad aloi plât ZMG232G10 sy'n gwrthsefyll traul yn cael eu cyflwyno'n fyr isod.
Pan fydd y plât ZMG232L sy'n gwrthsefyll traul yn cael ei drin â gwres mewn awyrgylch ocsideiddiol, mae haen ocsid haen ddwbl yn cael ei ffurfio ar wyneb y darn gwaith, yr haen arwyneb yw'r haen ocsid (Mn, Cr) 3O4, yr haen fewnol (matrics) yw'r haen ocsid Cr2O3. Mae'r ymwrthedd ocsideiddio yn dibynnu ar yr haen Cr2O3 ocsid, ond bydd anweddiad yr elfen Cr sydd ynddo yn arwain at ddirywiad perfformiad yr elfen cynhyrchu pŵer, er y bydd yr haen ocsid (Mn, Cr) 3O4 yn cael effaith ataliol benodol. ar anweddiad Cr, ond mae cyfradd ocsideiddio (Mn,Cr) 3O4 yn cyfyngu ar yr effaith amddiffyn.
Er mwyn datrys y problemau uchod, cymerir y mesurau canlynol yn y dyluniad aloi.
1) Gwella ymwrthedd ocsideiddio: lleihau cynnwys Mn a lleihau cyfradd ocsideiddio (Mn, Cr) 3O4;
2) Atal anweddiad Cr: Ychwanegu Cu, Cu tryledu i'r haen ocsid (Mn,Cr) 3O4, gan ddwysáu'r haen (Mn,Cr) 3O4 ocsid.
Oherwydd y mesurau dylunio cyfansoddiad uchod, mae gan blât gwrthsefyll traul ZMG232G10 well ymwrthedd ocsideiddio na phlât gwrthsefyll traul ZMG232L, ac mae swm anweddiad Cr yn cael ei leihau.
Plât gwisgo ZMG232G10 a chymhariaeth plât gwisgo arall
Er mwyn masnacheiddio SOFC, rhaid lleihau cost cynhyrchu pob cydran. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, astudiwyd cymhwyso plât gwrthsefyll traul ferrite mewn cysylltwyr SOFC. Cymharwyd ymwrthedd ocsideiddio cysylltydd plât gwrthsefyll traul ZMG232G10 a ddatblygwyd gan Hitachi Metal Company â phlatiau eraill sy'n gwrthsefyll traul, ac roedd y sampl prawf yn 10mm o drwch. Oherwydd po deneuaf yw trwch y plât, y gwaethaf yw ymwrthedd ocsidiad yr aloi, mae angen rhoi sylw i'r dyluniad trwch pan ddefnyddir y plât sy'n gwrthsefyll traul fel deunydd cysylltydd SOFC. Pan ddefnyddir ZMG232G10 fel deunydd cysylltydd SOFC, gellir defnyddio deunydd teneuach na phlât cyffredin sy'n gwrthsefyll traul.
Y lleiaf yw'r newid cynyddiad ocsideiddio gydag amser, y gorau yw'r ymwrthedd ocsideiddio, fel ymwrthedd ocsidiad plât gwisgo ZMG232G10 yn sylweddol well na SUS430. O dan amgylchiadau arferol, mae cynyddiad ocsidiad yr haen ocsid sy'n ffurfio aloi yn cynyddu yn ôl y rheol parabolig gyda chynnydd amser, ond mae cynyddiad ocsidiad SUS430 yn cynyddu'n sydyn gyda chynnydd amser yn y driniaeth ocsideiddio gychwynnol. Cyn yr amser ocsideiddio o 2500h, mae'r duedd newid o gynyddiad ocsideiddio SUS444 yn y bôn yr un fath ag un ZMG232G10, ond ar ôl y cynnydd, mae cynyddiad ocsideiddio SUS444 yn lleihau'n gyflym, sy'n ganlyniad i asgliad ei haen ocsideiddio gyda gwrthiant ocsideiddio. Mae'r gymhariaeth uchod yn dangos, o gymharu â phlatiau sy'n gwrthsefyll traul ZMG232G10, bod gan SUS430 a SUS444 ymwrthedd ocsideiddio gwael.
