Вплив температури відновлювальноокиснювального циклування на структуру й фізико-механічні властивості кераміки YSZ–NiO

Abstract

Проаналізовано вплив циклічної обробки у відновлювальному й окиснювальному газових середовищах (redox-циклування) за температур 600 і 800°С на структуру, міцність та електропровідність кераміки YSZ–NiO для анодів-підкладок керамічних паливних комірок. При 600°С сформовано структуру, що забезпечує поліпшені фізико-механічні характеристики матеріалу. Однак після обробки при 800°С отримано структуру з мережею мікротріщин, що суттєво знижує міцність та електропровідність матеріалу. На підставі даних термодинамічного та рентгеноструктурного аналізів одержані результати пов’язано з впливом підвищення температури на інтенсифікацію окиснення нікелевої фази та зростання залишкових напружень II роду.

Проанализировано влияние циклической обработки в восстановительной и окислительной газовых средах (redox-циклирования) при температурах 600 и 800°С на структуру, прочность и электропроводность керамики YSZ–NiO для анодов-подложек керамических топливных ячеек. После обработки при 600°С сформирована структура, обеспечивающая улучшенные физико-механические характеристики материала. Однако при температуре 800°С образуется структура с сеткой микротрещин, что приводит к существенному снижению прочности и электропроводности материала. На основании данных термодинамического и рентгеноструктурного анализов полученные результаты связаны с влиянием повышения температуры на интенсификацию процесса окисления никелевой фазы и ростом остаточных напряжений II рода.

The influence of cyclic treatment in reducing and oxidizing gas environments (redox-cycling) at the treatment temperatures of 600 and 800°С on the structure, strength and electrical conductivity of YSZ–NiO ceramic for anode substrates of solid oxide fuel cells has been analyzed. Using the treatment temperature of 600°С the structure providing improved physical and mechanical properties of the material has been formed. However, at the treatment temperature of 800°С the anode structure with the microcracks network has been formed thus reducing significantly the strength and electrical conductivity of the material. Based on the data of thermodynamic and X-ray analysis the obtained results were related with the influence of temperature rise on the intensification of nickel oxidation and increase of residual stresses.