LaCrO3-based coatings on ferritic stainless steel for solid oxide fuel cell interconnect applications

Zhu, J.H.; Zhang, Y.; Basu, A.; Lu, Zigui; Paranthaman, M.; Lee, D.F.; Payzant, E. Andrew

doi:10.1016/j.surfcoat.2003.05.003

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“…This oxide has also been obtained by mechanochemical synthesis by grinding constituent oxides by Zhang [23]. The LaCrO 3 formation at high temperature on chromia forming alloys has been described by other authors [13,[24][25][26][27]. The present results indicate that the reaction between Cr 2 O 3 and La 2 O 3 occurs at the beginning of the oxidation process on all coated specimens.…”

Section: Discussionsupporting

confidence: 80%

Influence of Lanthanum Coatings on a Model 330 Alloy (Fe–35Ni–18Cr–2Si) Oxidation at High Temperatures

et al. 2013

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Abstract. The influence of a lanthanum sol-gel coating on the chromia scale adherence has been studied on the 330 alloy (Fe-35Ni-18Cr-2Si) oxidized at 900°C, in air. Argon annealing of lanthanum sol-gel coatings have been performed at various temperatures. Kinetic results show that lanthanum sol-gel coatings lead to a lower oxidation rate compared to blank specimens. On blank 330 specimens scale spallation is observed after cooling to room temperature. On the non-annealed sol-gel coated specimen and the argon annealed specimens at 600, 800 or 1000°C, the oxide scale formed at 900 °C is adherent after 48 hours isothermal oxidation. The adherent oxide scales are convoluted. It results from o an anionic and a cationic mixed diffusion process in the chromia scale Thermal cycling tests on lanthanum the sol-gel coated specimen show that the oxide scale remains adherent after 250 cycles. It is concluded that argon annealing of the lanthanum sol gel coating is not necessary to improve the scale adherence.

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Section: Discussionsupporting

confidence: 80%

Influence of Lanthanum Coatings on a Model 330 Alloy (Fe–35Ni–18Cr–2Si) Oxidation at High Temperatures

et al. 2013

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“…Estas distintas nanoestructuras tienen excelente potencial para utilizarse como revestimientos de interconectores en celdas SOFC. Otra opción es recubrir estas aleaciones con una capa de óxido, que posteriormente reaccionaría con la cromia, formándose una cromita (o cromato), por ejemplo, recientemente, a través de una plantilla térmica de crecimiento tipo Cr 2 O 3 y esparcimiento de capas de La 2 O 3 , se ha demostrado la formación del revestimiento LaCrO 3 sobre la aleación SS-44 48 . Los resultados revelaron que las muestras con revestimiento, presentan resistencia eléctrica más baja comparada con las muestras no recubiertas, después de una similar exposición térmica en eléctrica; (5) los coeficientes de expansión térmica, deben ser compatibles con el sustrato de forma que, el revestimiento sea resistente a la fractura durante el ciclo térmico 7 .…”

Section: Revestimientos Tipo Perovskitaunclassified

Avances en el desarrollo de interconectores metálicos de celdas SOFC

Alvarado-Flores¹

2013

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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INTRODUCCIÓNLas celdas de combustible son dispositivos de conversión de energía que producen electricidad de forma directa a partir de un combustible gaseoso por combinación electroquímica del combustible con un oxidante. La tecnología de las celdas de combustible de óxido sólido (SOFC), se ha convertido en un método cada vez más atractivo para la generación de energía, debido a sus bajas emisiones, flexibilidad en el combustible y alta eficiencia en comparación con los sistemas tradicionales de conversión de energía. Las principales aplicaciones de las celdas SOFC son: sistema estacionario de generación de energía, servir como unidad de potencia auxiliar (APU) y aplicaciones militares. La alta temperatura de funcionamiento en este tipo de celda, comparada a otros tipos de celdas de combustible (PEM, AFC, PAFC), las hace ideales para aplicarse en ciclos combinados SOFC/turbina de gas (GT), y así obtener una eficiencia entre 70-80 % 1 . El mecanismo fundamental del funcionamiento en una celda SOFC, es la oxidación de hidrógeno y otros combustibles en el ánodo, y la reducción de oxígeno en el cátodo, para crear una diferencia de potencial entre los dos electrodos. En función del combustible empleado, los productos de reacción pueden ser agua y CO 2 . La energía química se libera tanto en energía eléctrica, como en forma de calor a causa de las polarizaciones y pérdidas óhmicas 2 . Una celda SOFC, está compuesta de un electrolito, un ánodo y un cátodo. El electrolito, es un sólido cerámico no poroso, generalmente de ZrO 2 estabilizada con Y 2 O 3 (YSZ). La celda SOFC, opera a una temperatura entre 600 y1000 ºC, donde el electrolito cerámico es un conductor de iones de oxígeno, O 2-, pero no un conductor de electrones. La alta temperatura de operación, presenta algunas ventajas como minimizar las pérdidas de polarización y tolerancia del catalizador al envenenamiento por las impurezas en el combustible 3,4 . Generalmente, el ánodo está fabricado del cermet níquel-circona estabilizada con itria (Ni-YSZ) y el cátodo es un conductor electrónico tipo perovskita de Sr dopado con el cermet LaMnO 3 (LSM), además de otros materiales con estructura perovskita. EL INTERCONECTOR EN UNA CELDA SOFCIndividualmente, una celda SOFC, puede producir un voltaje o potencial alrededor de 1 V en circuito abierto El interés en las celdas de combustible de óxido sólido (SOFC), se deriva de su alta eficiencia y la capacidad de tener un bajo nivel de emisiones contaminantes, en comparación con los métodos tradicionales de producción de energía. Los interconectores, son parte crítica del ordenamiento de una celda SOFC, debido a que conecta en serie las celdas y además, separa el aire u oxígeno (cátodo) del combustible (ánodo). Por lo tanto, los requisitos del interconector son muy exigentes, por ejemplo, es necesario mantener conductividad eléctrica elevada, óptima estabilidad tanto en atmósferas reductoras como oxidantes y el coeficiente de expansión térmica (TEC), debe ser compatible con los otros componentes cerámicos de la celda SOFC. Est...

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“…The formation of iron substituted Mn(Cr,Fe) 2 O 4 instead of Cr 2 O 3 or MnCr 2 O 4 was found to improve the conductivity of oxidised interconnects [15] and to decrease the evaporation of chromium [16]. A second eventuality consists in modifying their surface by applying surface treatment, able to balance the two opposed properties: corrosion resistance and electrical conductivity [6,[17][18][19][20][21], by improving the oxide scale adherence, the resistance to thermal cycling and by decreasing the resistivity of the scale [11]. A previous study showed that it was possible to form perovskite compounds from reactive element oxide (REO) deposited by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) on chromia-forming steels [22].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effect of nano-layered ceramic coatings on the electrical conductivity of oxide scale grown on ferritic steels

et al. 2008

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The electrical conductivity of a coated and uncoated model Fe-30Cr ferritic steel was studied between 973 and 1,073 K. The ASR values decreased with temperature increase. The application of a nano-structured ceramic coating made of yttria on the surface of the steel induced a decrease of the ASR values, especially at 1,073 K, which is the operating temperature for Intermediate Temperature Solid-Oxide Fuel Cells. The ASR value of the yttria-coated alloy is 9.3 mX cm 2 compared to 37.8 mX cm 2 determined on the uncoated steel after 100 h at 1,073 K in air. The estimated value of the ASR parameter after 10,000 h is encouraging, as it is limited to 17 mX cm 2 . The oxidised surfaces were characterised by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The results were compared with the literature.

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LaCrO3-based coatings on ferritic stainless steel for solid oxide fuel cell interconnect applications

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Influence of Lanthanum Coatings on a Model 330 Alloy (Fe–35Ni–18Cr–2Si) Oxidation at High Temperatures

Influence of Lanthanum Coatings on a Model 330 Alloy (Fe–35Ni–18Cr–2Si) Oxidation at High Temperatures

Avances en el desarrollo de interconectores metálicos de celdas SOFC

Effect of nano-layered ceramic coatings on the electrical conductivity of oxide scale grown on ferritic steels

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