Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 62, Issue: 3, 2010
  • pp: 415-427

download: article (PL)

Metallic Interconnect as a Key Element of Solid Oxide Fuel Cells

Abstract (EN)

The present paper describes the construction of a solid oxide fuel cell with particular emphasis on the significance of the metallic interconnect. Some criteria for the selection of materials for interconnects were discussed; due to the specific operating conditions of the cells, these criteria are far more strict than in the case of other components of SOFCs, regardless of their configuration. A serious issue in the application of interconnects is the gradual increase in area specific resistance connected with an increase in the thickness of oxide scales during high-temperature oxidation of ferritic steel. Overly high electrical resistance of the scale may lead to a decrease in the power output of the whole stack of the SOFC. Furthermore, due to the formation of such a scale some volatile chromium oxides and oxyhydroxides vaporize, incorporating themselves into the electrode material and increasing its activation polarization, which results in lower durability of the SOFC. In order to prevent these detrimental processes, it is necessary to modify the physicochemical properties of metallic alloys. This is usually achieved by covering the surface of ferritic steels with conducting protective coatings with thermal expansion coefficients close to that of the metallic matrix and the cathode material. With regard to this issue, a critical review of the current knowledge on the research concerning physicochemical properties of metallic interconnects modified with conducting protective coatings of various composition is presented.

Keywords (EN): Fuel cell, SOFC, Metallic interconnect, Ferritic stainless steel, Contacting materials, Area specific resistance

Metaliczny interkonektor jako istotny element ogniwa paliwowego ze stałym elektrolitem tlenkowym SOFC

Brylewski T.

Abstract (PL)

W niniejszej pracy przedstawiono opis budowy ogniwa paliwowego ze stałym elektrolitem tlenkowym SOFC ze szczególnym uwzględnieniem roli, jaką w ogniwie odgrywa metaliczny interkonektor. Omówiono kryteria doboru materiałów na interkonektory, które z uwagi na specyficzne warunki eksploatacji ogniw są nieporównywalnie surowsze niż wymagania stawiane pozostałym komponentom ogniwa SOFC, niezależnie od jego konfiguracji. Poważnym problemem, pojawiającym się przy stosowaniu interkonektorów metalicznych, jest stopniowy wzrost powierzchniowej rezystancji elektrycznej, związany ze wzrostem grubości zgorzeliny tlenkowej podczas wysokotemperaturowego utleniania stali ferrytycznej. Zbyt wysoki opór elektryczny zgorzeliny może prowadzić do spadku mocy całego stosu ogniwa paliwowego. Ponadto w wyniku utworzenia takiej zgorzeliny zachodzi parowanie lotnych tlenków i tlenowodorotlenków chromu, które wbudowują się do materiału katody i powodują wzrost jej polaryzacji aktywacyjnej, co oznacza zarazem skrócenie czasu eksploatacji ogniwa SOFC. W celu ograniczenia tych niekorzystnych zjawisk, konieczna jest modyfikacja właściwości fizykochemicznych stopów metalicznych. Zazwyczaj osiąga się to przez naniesienie na powierzchnie stali ferrytycznych przewodzących powłok ochronnych o współczynnikach rozszerzalności cieplnej zbliżonym do jej wartości w odniesieniu do osnowy metalicznej i materiału katody. W świetle tego zagadnienia dokonano krytycznego podsumowania dotychczasowej wiedzy na temat badań właściwości fizykochemicznych metalicznych interkonektorów modyfikowanych powłokami ochronno-przewodzącymi o różnych składach.

Keywords (PL): ogniwo paliwowe, SOFC, interkonektor, stop ferrytyczny, materiał kontaktowy, powierzchniowa rezystancja elektryczna

return…