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Hochtemperatureigenschaften einer ODS-Fe26Cr Legierung zum Einsatz als Interkonnektor in einer SOFC-APU

Kunschert, Georg :
Hochtemperatureigenschaften einer ODS-Fe26Cr Legierung zum Einsatz als Interkonnektor in einer SOFC-APU.
TU Darmstadt / Material- und Geowissenschaften
[Ph.D. Thesis], (2009)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Hochtemperatureigenschaften einer ODS-Fe26Cr Legierung zum Einsatz als Interkonnektor in einer SOFC-APU
Language: German
Abstract:

Interkonnektoren in planaren Hochtemperaturbrennstoffzellen (SOFCs) haben die Aufgabe, die Zellen elektrisch zu verbinden und den Gastransport zu den Elektroden sicherzustellen. In mobilen SOFC-Anwendungen sollen, aufgrund geringer Kosten und Gewichtsersparnis, dafür ferritische FeCr-Legierungen in Foliendicken von unter 0,5mm zum Einsatz kommen. Bei Betriebstemperaturen von mehr als 800°C müssen diese Werkstoffe neben hoher chemischer Stabilität in verschiedenen Gasatmosphären und guter elektrischer Leitfähigkeit auch eine hohe Kriechbeständigkeit zur Gewährleistung der Formstabilität haben. In der vorliegenden Arbeit werden diese Anforderungen unter möglichst anwendungsrelevanten Bedingungen an der pulvermetallurgisch hergestellten ODS-Fe26Cr Legierung ITM untersucht und mit schmelzmetallurgisch erzeugten hochchromhältigen Stählen verglichen. Es werden Nukleation und Wachstum von Oxiden nach zyklischer und isothermer Oxidation in Anoden- bzw. Kathodengasen analysiert, wobei insbesondere auf die Wirkung von Mikrolegierungselementen wie Yttrium oder Mangan Bezug genommen wird. Eine Methode zur Bestimmung des flächenspezifischen elektrischen Widerstandes gewachsener Oxidschichten wird vorgestellt und mögliche Auswirkungen auf gemessene Werte diskutiert. Es werden Lebensdauern bis zum Erreichen einer definierten Verformung bezogen auf eine konstante mechanische Belastung bestimmt und der Einfluss des Gefüges bzw. von Gefügeveränderungen auf die Kriechbeständigkeit erörtert.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Interconnects in planar High-Temperature Fuel Cells (SOFCs) have the function of electrically conducting the cells as well as transporting gases to the electrodes. In order to achieve low weight at low cost, it is targeted to employ ferritic FeCr-alloys of less than 0,5mm thickness. At operating temperatures of more than 800°C these materials have to be chemically persistent in various gas-atmospheres, of high electrical conductivity as well as of high creep-resistance to facilitate form-stability. In the present work these requirements are investigated under SOFC-relevant conditions on the powder-metallurgically manufactured ODS-Fe26Cr alloy ITM in comparison with ingot-metallurgically produced high-chromium containing steels. Nucleation and growth of oxides after cyclic and isothermal oxidation in anode as well as cathode gases are analyzed with particular regard to influences of microalloying elements such as Yttrium or Manganese. A method determining the area specific resistance of grown oxide layers is presented and possible influences on obtained results are discussed. The endurance for reaching a defined deformation caused by a constant mechanical load is determined and the effect of the microstructure and its changes on the creep resistance is examined.English
Uncontrolled Keywords: Hochtemperaturbrennstoffzelle, SOFC, APU, Interkonnektoren, Kriechbeständigkeit, Hochtemperaturleitfähigkeit, ASR, Flächenspezifischer Widerstand
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Hochtemperaturbrennstoffzelle, SOFC, APU, Interkonnektoren, Kriechbeständigkeit, Hochtemperaturleitfähigkeit, ASR, Flächenspezifischer WiderstandGerman
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaften > Physikalische Metallkunde
Date Deposited: 13 Nov 2009 12:22
Last Modified: 07 Dec 2012 11:56
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-19430
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Heilmaier, Prof. Dr. Martin and Schütze, Prof. Dr. Michael
Refereed: 16 October 2009
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/1943
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