1 Tlenkowe Ogniwo Paliwowe Zbudowane na InterkonektorzePraca Magisterska Tlenkowe Ogniwo Paliwowe Zbudowane na Interkonektorze Promotor: Dr inż. Piotr Jasiński Sebastian Molin Fizyka i Technika Konwersji Energii Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej Politechnika Gdańska

2 Plan prezentacji: Wprowadzenie do tlenkowych ogniw paliwowychOgniwa paliwowe zbudowane na stali Cele pracy Charakteryzacja porowatych stali Warstwy ceramiczne na stali Wnioski

3 Ogniwa paliwowe SOFC: Źródło: NASA Interkonektor (płyta bipolarna):Połączenie elektryczne sąsiednich ogniw Fizyczne odseparowanie przestrzeni katody od anody

4 Ogniwa paliwowe zbudowane na stali porowatej:A. Villarreal et al. Electrochemical and Solid-State Letters, 6 (9) A178-A Znaczne obniżenie kosztów TuffCell - J. David Carter, Deborah Myers, and Romesh Kumar, ANL, USA

5 Cele pracy: Sprawdzenie wybranych stali porowatych jako kandydatów do zastosowania w ogniwach paliwowych oraz budowa ogniw

6 Stale porowate: Austenityczna (FCC) Ferrytyczna (BCC) 316L (FeNiCr)Inconel 600 (NiCrFe) Ferrytyczna (BCC) 430L (FeCr)

7 Utlenianie stali - termograwimetria:Prawo Wagnera: Proces dyfuzji kationów metali przez powstałą warstwę tlenków determinuje całkowitą szybkość reakcji utleniania kp – stała szybkości t - czas 800oC

8 Analiza XRD stali: Inconel 600: Cr2O3 430L: Fe2O3, Cr2O3Dopisac tworzace zwiazki

9 Przewodnictwo elektryczne stali:Usunac lewe czesci ?? 316L po prawej stronie?? Dopuszczalna wartość: 800oC 800oC ASR – Area Specific Resistance

10 Nakładanie warstw ceramicznych:

11 Analiza SEM/EDX stali 316L z warstwą YSZ:Maksymalna temperatura obróbki 400oC

12 Przewodnictwo elektryczne warstw:Ea(ref) = 1.05eV Ea(316L) = 1.25eV Ea(430L) = 0.75eV

13 Wpływ warstwy tlenku Fe2O3:

14 Podsumowanie i wnioski:Opracowano technologię wytwarzania podłoży z proszków stali 430L Zbadano przydatność stali 316L, 430L oraz Inconel 600 do zastosowania w ogniwach wysokotemperaturowych, w tym celu przeprowadzono badania termograwimetryczne, przeprowadzono analizę XRD, zbadano przewodnictwo stali i warstwy tlenków, przeprowadzono obrazowanie SEM/EDX Opracowano proces nakładania warstw ceramicznych na stal w niskich temperaturach, otrzymane warstwy charakteryzują się dobrą gęstością oraz pokryciem powierzchni Zmierzone właściwości warstw elektrycznych prawdopodobnie silnie zależą od utworzonej na granicy stal/ceramika warstwy tlenków, wymagane jest przeprowadzenie dalszych prac Pierwsze próby uruchomienia gotowego ogniwa zaokńczyły się niepowodzeniem, aktualnie prowadzone są dalsze prace w tym kierunku

15 Plany na przyszłość: Pomiary termograwimetryczne przeprowadzone w wilgotnym wodorze – warunki pracy anody Zbadanie warstw ceramicznych na stali Inconel 600 Dalszy rozwój ogniw na stali 430L – wyższe temperatury spiekania Budowa całego ogniwa paliwowego