Glass/glass-ceramic materials used as solid oxide fuel cell (SOFC) sealing elements are known to provide a much more effective seal than other alternative approaches. On the other hand, it is very difficult to remove glass-ceramics, which provide an effective adhesion with the surfaces after operation in SOFC systems, from metallic current collectors and to reuse the related metallic elements. In this study, the dissolution behavior of glass-ceramic sealing elements in nitric acid solutions of different concentrations (5%, 10%, 15%, 20% and 25% by volume) for different holding times (30-240 minutes) is investigated. Tape casting method is used in the production of glass-ceramics and bonding strengths before/after chemical treatment are determined by tensile tests using Crofer interconnectors. After the tests, the interface properties are examined by stereoscopic microscope and profilometer analyses. It is found that, under the optimum conditions identified, the glass-ceramic can be completely removed from the metal surfaces and that the oxide layers remaining on the sample surfaces after dissolution provide a 70% improvement in bonding strength and have a positive effect on sealing performance.
Solid oxide fuel cell Glass-ceramic Nitric acid Bonding strength Recycling
Katı oksit yakıt pili (KOYP) sızdırmazlık elemanı olarak kullanılan cam/cam-seramik malzemelerin diğer alternatif yaklaşımlara göre çok daha etkin bir sızdırmazlık sağladığı bilinmektedir. Öte yandan, KOYP sistemlerinde çalışma sonrası yüzey ile etkili bir yapışma sağlayan cam-seramiklerin metalik akım toplayıcılardan sökülmesi ve ilgili metalik elemanların tekrar kullanılması oldukça zordur. Bu çalışmada cam-seramik sızdırmazlık elemanlarının farklı konsantrasyonlardaki (hacimce %5, %10, %15, %20 ve %25) nitrik asit çözeltilerinde farklı bekletme süreleri (30-240 dakika) için çözünme davranışı incelenmiştir. Testlerde kullanılan cam-seramiklerin üretiminde şerit döküm yöntemi kullanılmış ve kimyasal işlem öncesi/sonrası yapışma mukavemetleri Crofer malzemeden imal edilen ara bağlantılar kullanarak çekme testi ile belirlenmiştir. Testler sonrasında ara yüzey özellikleri stereoskopik mikroskop ve profilometre analizleri ile incelenmiştir. Belirlenen optimum koşullar altında cam-seramiklerin metal yüzeylerinden tamamen uzaklaştırılabildiği ve çözünme sonrası numune yüzeylerinde kalan oksit tabakaların etkisiyle %70 oranında yapışma mukavemetinde iyileşme sağlayıp sızdırmazlık performansı üzerinde olumlu etkileri olduğu tespit edilmiştir.
Katı oksit yakıt pili Cam-seramik Nitrik asit Yapışma mukavemeti
Birincil Dil | Türkçe |
---|---|
Konular | Enerji, Yenilenebilir Enerji Sistemleri, Enerji Üretimi, Dönüşüm ve Depolama (Kimyasal ve Elektiksel hariç), Cam , Malzeme Mühendisliğinde Seramik |
Bölüm | Araştırma Makaleleri |
Yazarlar | |
Erken Görünüm Tarihi | 7 Ocak 2025 |
Yayımlanma Tarihi | 15 Ocak 2025 |
Gönderilme Tarihi | 11 Aralık 2024 |
Kabul Tarihi | 5 Ocak 2025 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2025 |