مشخصه‌يابي پوشش‌هاي الكتروفورتيك نانوساختار Cux(Mn, Co)3-xO4 براي اتصال‌دهنده‌هاي پيل‌هاي سوختي اكسيد جامد

Characterization of electrophoretically deposited nanostructured Cux(Mn, Co)3-xO4 coatings for SOFC Interconnects

با افزودن عناصر واسطه به اكسيد اسپينل منگنز-كبالت (MCO) مي‌توان هدايت الكتريكي دماي بالا و چسبندگي پوشش‌هاي محافظ بر روي اتصال‌دهنده‌هاي پيل سوختي اكسيد جامد را بهبود بخشيد. در اين پژوهش، نانوپودرهاي اسپينل با تركيب Cux(Mn, Co)3- (0/4 و xO4 (x= 0، 0/2 به روش سل-ژل بر پايه‌ي شيوه‌ي پچيني سنتز شد. آلياژ فولاد زنگ‌نزن 430 به عنوان اتصال دهنده با استفاده از روش لايه نشاني الكتروفورتيك (EPD) توسط تركيبات اكسيد اسپينل پوشش‌دهي شد. براساس يكنواختي ريز ساختار پوشش‌ها پارامتر‌هاي بهينه زمان 1 دقيقه و ولتاژ لايه نشاني60 ولت انتخاب شد. در ادامه سينتيك لايه نشاني بر اساس مدل بالديسري در 60 ولت براي نمونه‌هاي Cu0.2MCO و Cu0.4MCO بررسي شد. تف جوشي نمونه‌هاي پوشش داده شده در شرايط احيايي- اكسيدي در دو مرحله انجام گرفت. فاز و ريزساختار پودر‌هاي سنتز شده و پوشش‌ها به ترتيب به وسيله آزمون پراش اشعه ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FE-SEM) مجهز به طيف سنجي تفرق انرژي (EDS) مشخصه‌يابي شد. نتايج آزمون مقاومت ويژه سطحي غيرهمدما در محدوده دمايي o C 800-550 نشان داد كه نمونه Cu0.2MCO كمترين مقدار مقاومت ويژه سطحي (ASR) (mΩ cm2 3/2) با انرژي فعالسازي ماكزيمم kJ/mole 48/2 =Ea را نشان داد.

Doping rare transition metals into Mn-Co spinel oxide (MCO) could improve conductivity and bonding of coated interconnects applied for solid oxide fuel cells. In the present study, Cux(Mn, Co)3-xO4 (x=0, 0.2 and 0.4) nanopowders were synthesized via sol-gel based Pechini method. Protective coatings of spinel compounds have been applied on SUS430 stainless steel interconnects by using electrophoretic deposition (EPD). The optimum condition of 1 min deposition time at 60 V was chosen according to the uniformity of coating microstructure. Kinetics of deposition was studied based on Baldisserri model at 60 V for Cu0.2MCO and Cu0.4MCO samples. The sintering of coated samples was carried out in two-steps under the both reducing and oxidizing atmospheres. The phase and microstructure of synthesized spinel nanopowders and coatings were characterized by X-ray diffraction (XRD) and fieldemission scanning electron microscopy (FE-SEM) equipped with EDS. The results of non-isothermal area specific resistance (ASR) measurements in the temperature range of 550-800oC showed the minimum value of area specific resistance (ASR)=3.2 mΩ cm2 and maximum activation energy of Ea=48.2 kJ/mole were obtained for Cu0.2MCO sample.