Katı oksit yakıt pillerinde akım toplayıcıya yapılan ön işlemlerin cam-seramik contaların arayüzey özelliklerine etkisi

Abstract

Bu tez çalışmasında, katı oksit yakıt pilleri (KYOP)'de kullanılan akım toplayıcıya yapılan ön işlemlerin sızdırmazlığa olan etkileri araştırılmıştır. Akım toplayıcı olarak kullanılan AISI 430 ferritik paslanmaz çelik malzemede kumlama, oksidasyon ve borlama gibi işlemler yapılarak cam-seramik conta ile olan uyumu ve sızdırmazlığı incelenmiştir. Akım toplayıcı-conta birleşmelerinde kullanılmak üzere A1, A2 ve A3 olarak isimlendirilen ana bileşen bazalt olacak şekilde üç farklı bileşimi hazırlanmıştır. Hazırlanan bileşimler elektrikli fırında 1500 °C'de 1 saat bekletilerek ergitilmiştir. Ergitilen camlar toz hale getirildikten sonra farklı ön işlemler uygulanarak hazırlanan AISI 430 paslanmaz çelik altlıklara (interkonnektör) uygulanmış ve sonrasında bağlanarak sızdırmazlık sağlaması için ısıl işlem uygulanmıştır. Isıl işlem sırasında camsı yapıdan cam-seramik yapıya dönüşüm gerçekleşmiştir. Cam-seramik conta ve AISI 430 bağlantı elemanı arasındaki bağlanma, sızdırmazlık ve arayüzey özellikleri X-ışını kırınım analizi (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Anahtar kelimeler: Cam-seramik, KYOP, Bazalt, AISI 430, Sızdırmazlık

In this thesis study, the effects of pretreatment for interconnect material used for SOFC on sealing performance were investigated. Interconnect material some pretreatments such as sand blasting oxidation boronizing were carried out for AISI 430 stainless steel, bonding and sealing between glass-ceramic sealing material and this were studied. Three different composition called A1, A2 and A3 were prepared, basalt as a main component, for forming bond layer between interconnect and glass-ceramic sealing material. Prepared mixtures were melted in electrical furnace at 1500°C for 1 h. These were milled as glass powder and AISI 430 stainless steel substrates subjected to pretreatments were coated with these powders, and then heat treatment was performed for bonding. Thanks to this heat treatment, transformation glass structure to glass-ceramic structure occurred. X-ray diffraction analysis (XRD) and scanning electron microscopy were used for sealing performance and interface characteristics between interconnect and glass-ceramic sealing material. Keywords: Glass-ceramic, SOFC, Basalt, AISI 430, Sealing