بررسی اثر افزودن آهن به اسپینل منگنز کبالت به عنوان پوشش های اتصال دهنده های فلزی پیل سوختی اکسید جامد

ایجاد پوشش های محافظ و اعمال آن بر سطح اتصال دهنده های فلزی به عنوان یکی از اجزای مهم پیل های سوختی اکسیدجامد منجر به بهبود عملکرد آنها می شود. در بین مواد پوششی امروزه اسپینل منگنز-کبالت بهترین عملکرد را از خود ثبتکرده است. در این مقاله پودر منگنز-کبالت دوپ شده با عنصر آهن (Fe(x)(Mn, Co)(3-x)O(4), x=0, 0.15, 0.3) با موفقیتبه روش سل-ژل مطابق با دستورالعمل پچینی سنتز شد. ساختار فازی پودرهای سنتز شده با استفاده از آنالیز پراش اشعه یایکس (XRD) و ریزساختار آن با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) مورد بررسی قرار گرفت. نتایجحاکی از تشکیل اسپینل منگنز-کبالت و دوپ شدن کامل آهن در ساختار بود. در ادامه برای بررسی رفتار این پودرها به عنوانپوشش، پودرهای تهیه شده به روش اسپری تر بر روی زیرلایه ی فولادی زنگ نزن فریتی AISI430 پوشش دهی شد. در ادامهتف جوشی دو مرحله ای احیایی-اکسیدی به منظور بهبود چگالش پوشش ها صورت گرفت و پس از آن جهت بررسی رفتاراکسیداسیون نمونه ها، پوشش ها در دمای 800 درجه سانتیگراد به مدت 500 ساعت در اتمسفر هوا نگهداری شدند و در بازه هایزمانی 100 ساعت وزن شدند. همچنین، مقادیر مقاومت ویژه سطحی در دمای ثابت 800 درجه به ازای 500 ساعت اکسیداسیونارزیابی شد. مقادیر اندازه گیری به ازای سنتز سه ترکیب (نمونه ی مرجع و دو نمونه حاوی دوپنت) نشان داد، متوسط اندازه دانهی ترکیبات (Fe(0.15)(Mn(1.425)Co(1.425)O(4), Mn(1.5)Co(15)O(4 و (Fe(0.3)(Mn(1.35)Co(1.35))O(4 به ترتیب برابر با 95-87 - 82 نانومتر بود و نتایج حاصل از محاسبه نرخ اکسیداسیون به ترتیب برابر (6.8x10(-8), 8,(14)x10(-14 و (6.79x10(-14 می باشد. نتایجمقایسه و بررسی رفتار اکسیداسیون و هدایت الکتریکی مشخص کرد که افزودن 15 / 0 کسر استکیومتری از عنصر آهن در ساختاراسپینل منگنز-کبالت، از طریق ایجاد یک لایه ی اکسیدی واسطه بین زیرلایه و پوشش منجر به بهبود خواص هدایت الکتریکیو مقاومت به اکسیداسیون خواهد شد.

کلیدواژه ها:

اسپینل منگنز کبالت ، سل-ژل ، پوشش اتصال دهنده های فلزی ، پیل سوختی اکسید جامد SOFC ، اکسیداسیون