วัสดุกันแก๊สรั่วในเซลล์เชื้อเพลิงแบบออกไซด์ของแข็ง

Abstract

จุดประสงค์ของงานวิจัยนี้เพื่อ ต้องการหาวัสดุที่มีความสามารถในการป้องกันการรั่วของแก๊สได้ดี โดยทำการศึกษากาวเซรามิก ทางการค้าที่มีการขยายตัวทางความร้อนใกล้เคียงกับส่วนต่างๆ ของเซลล์เชื้อเพลิงแบบออกไซด์ของแข็ง เช่นกาวเซรามิกชนิด 516 569 571 575 584 586 645N 685 835 และ 3062 วัสดุป้องกันแก๊สรั่วแบบวัสดุเชิงประกอบของผงแก้วไพเรกซ์ ผสมกับผง YSZ อิเล็กโทรไลด์ และสารเติมแต่งโซเดียมอะลูมิเนต และวัสดุป้องกันแก๊สรั่วแบบ วัสดุเชิงประกอบ โดยนำวัสดุป้องกันแก๊สรั่วแบบวัสดุเชิงประกอบของผงแก้วไพเรกซ์ผสมกับผง YSZ อิเล็กโทรไลต์ มาใช้ร่วมกับเส้นใยเซรามิก 650 ทำการศึกษาสมบัติการยึดติด การเข้ากันได้ ทางเคมีกับส่วนต่างๆ ของเซลล์เชื้อเพลิง ความพรุนปรากฏ ค่าการขยายตัวทางความร้อน การยึด ติดเมื่อผ่านวัฎจักรความร้อน และวัดอัตราการรั่วของแก๊สที่อุณหภูมิ 800 °c โดยใช้แก๊สฮีเลียมที่ความดัน 2 psig และใช้แรงอัดกดลงบนหน้าแปลน 25 psi ผลปรากฏว่ากาวเซรามิกที่มีส่วนผสมหลักเป็นอะลูมินาเข้ากันได้ทางเคมีกับส่วนต่างๆ ของเซลล์ได้ดี แต่มีอัตราการรั่วของแก๊สสูง ประมาณ 0.5 cm³ / min . cm เนื่องจากกาวเซรามิกมี ความรูพรุนมาก ส่วนวัสดุป้องกันแก๊สรั่วแบบวัสดุเชิงประกอบทำปฏิกิริยากับส่วนต่างๆ ของเซลล์ และเกิดเฟสคริสโตบาไลต์ ซึ่งมีการขยายตัวสูงในช่วงอุณหภูมิระหว่าง 30 - 200 °c ทำให้เซลล์ เชื้อเพลิงเกิดความเสียหาย แต่ป้องกันการรั่วของแก๊สได้ดี โดยมีอัตราการรั่วประมาณ 10⁻⁴ cm³ / min. cm เมื่อทดสอบที่วัฎจักรความร้อนที่ 3 เป็นเวลา 36 ชั่วโมง นอกจากนั้นเมื่อนำวัสดุป้องกัน แก๊สรั่วแบบวัสดุเชิงประกอบมาใช้ร่วมกับเส้นใยเซรามิก 650 พบว่าอัตราการรั่วต่ำประมาณ 10⁻⁴ cm³ / min . cm เมื่อทดสอบที่วัฎจักรความร้อนที่ 3 โดยไม่ทำให้เซลล์เชื้อเพลิงเกิดความเสียหาย