Page 1 - 07
P. 1

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 1. – Physicochemical Mechanics of Materials






                  УДК 666.3: 539.4.015
                              ОПТИМІЗАЦІЯ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ
                                            МАТЕРІАЛУ АНОДІВ ПАЛИВНИХ КОМІРОК
                                                                                            2
                                                                1
                                           1
                            Б. Д. ВАСИЛІВ , В. Я. ПОДГУРСЬКА , Є. М. БРОДНІКОВСЬКИЙ
                             1
                              Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів;
                         2
                         Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, Київ
                    Проаналізовано вплив структурних перетворень у нікелевій фазі під час однократно-
                    го відновлення та відновлювально-окиснювального (redox) циклування за темпера-
                    тури 600°С на формування рівнів міцності та електропровідності кераміки YSZ–NiO
                    для анодів-підкладок твердооксидних паливних комірок, отриманої за технологією
                    плакування порошку YSZ оксидом нікелю. Після redox-обробки одержано структу-
                    ру, що забезпечує поліпшені фізико-механічні характеристики матеріалу.
                    Ключові слова: керамічна паливна комірка, анод-підкладка, плакування, відновлю-
                    вально-окиснювальна обробка, структура, електропровідність, міцність.
                      Кінцевою технологічною операцією обробки NiO-вмісних анодів-підкладок
                  перед експлуатацією в керамічних (твердооксидних) паливних комірках (КПК) є
                  відновлення нікелевої фази у водневовмісному середовищі, щоб досягти необхід-
                  ної їх електричної провідності. Під час виготовлення анода з механічної суміші
                  порошків  NiO  і  YSZ  (оксиду  цирконію  ZrO 2,  стабілізованого  8 mol.%  Y 2O 3)
                  складно досягти їхнього рівномірного розподілу в структурі, тому під час віднов-
                  лення зростають залишкові напруження і знижується його міцність [1, 2]. Нато-
                  мість, хімічні методи плакування порошку YSZ та просочування керамічної мат-
                  риці  YSZ  водним  розчином  азотнокислої  солі  нікелю,  які  використовують  для
                  виготовлення електричних контактів, забезпечують рівномірне введення нікеле-
                  вої  фази  та  не  викликають  росту  залишкових  напружень  під  час  відновлення
                  [3, 4].  З  їх  допомогою  вдається  досягти  вищої  міцності  кермету  YSZ–Ni  через
                  менший, ніж у виготовлених із механічної суміші порошків NiO і YSZ анодних
                  матеріалів, вміст оксиду нікелю у вихідній структурі [5].
                      Одним із дієвих способів підвищення механічної та електрохімічної тривко-
                  сті NiO-вмісних анодів-підкладок КПК є циклічна відновлювально-окиснювальна
                  обробка  (redox-циклування)  за  температури  600°С  [1, 6–11],  яка  поліпшує  міц-
                  ність кераміки ScCeSZ–NiO на 10…12% [1, 7], а оксиду нікелю NiO – на 61…93%
                  [8].  З  цих  міркувань  доцільно  дослідити  тенденції  впливу  redox-циклування  на
                  матеріали анода-підкладки КПК, отримані хімічним методом плакування порош-
                  ку YSZ.
                      Нижче  проаналізовано  роль  структурних  перетворень  у  нікелевій  фазі  під
                  час дії відновлювального та окиснювального високотемпературних (600°С) газо-
                  вих  середовищ  у  формуванні  рівнів  міцності  та  електропровідності  кераміки
                  YSZ–NiO для анодів-підкладок КПК, отриманої за технологією плакування по-
                  рошку YSZ оксидом нікелю.
                      Матеріал і методика випробувань. Досліджували зразки матеріалу систе-
                  ми YSZ–NiO, виготовлені в Інституті проблем матеріалознавства ім. І. М. Фран-
                  цевича  НАН  України.  Керамічний порошок для зразків готували за технологією

                      Контактна особа: Б. Д. ВАСИЛІВ, e-mail: vasyliv@ipm.lviv.ua
                                                                                           7
   1   2   3   4   5   6