II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

238
zemeler arasında ise krom bazlı alaşımlar en iyi aday olarak belirlenmiştir [3].
Aşağıdaki Tablo 1’de KOYP’de interkonnektör malzemesi olarak kullanılan
Crofer22 APU’nun ağırlıkça % bileşimi verilmektedir.
Tablo 1. Crofer22APU’nun ağırlıkça % bileşimi [4]
KOYP’de kullanılan bazı özel ticari ferritik paslanmaz çelikler mikro alaşım elementleri
olarak nadir toprak elementleri, Mn, Al ve Ti gibi elementleri içermektedirler
[5]. Bu ferritik paslanmaz çeliklerin (Crofer22 APU), yüksek mekanik dayanıklılığı,
yüzeyde oluşan oksit tabakanın büyüme hızının düşük olması
(interkonektör dayanıklılığı 40,000 saat), diğer türlerle reaksiyona girmemesi amacıyla
yüksek kimyasal dirence (Cr tüketimi ve elektrot zehirlenmesinden kaçınmak
için) sahip olması ve özgül elektriksel direncinin mümkün olduğu kadar düşük
olması gerekmektedir. Ancak ticari ve özel ferritik paslanmaz çeliklerin uzun süreli
performansı bu durumlar için yetersiz kalmaktadır. Bu yüzden interkonnektör yüzeylerinin
kaplanması gerekmektedir [6].
Ferritik paslanmaz çeliklerin korozyon ve krom buharlaşma dayanımını artırmak için
kaplamalar üzerine birçok çalışmalar yapılmaktadır. Bunlar çamur kaplamaları, partikül
malzemelerin veya alaşımların anodik elektro-depozisyonu ve katodik elektrodepozisyonu
gibi çalışmaları içermektedir. Ayrıca çalışma esnasında, ferritik paslanmaz
çelik interkonnektörlerinin yüzey korozyonu, artan elektrik direnci ve diğer
kötüleşen malzeme etkileşimlerin oluşmasıyla stak çalışması bozunmaktadır. Bu
etkileri azaltmak için, organik kimyasal buhar birikimi (MO-CVD) ve büyük alan
filtreli ark depozisyonu (LAFAD) yanı sıra sol-jel yöntemleri, kimyasal ve fiziksel
buhar birikimi (CVD ve PVD) teknikleri, plazma, termal sprey ile perovskit gibi
farklı yüzey modifikasyonları ve kaplama metotları kullanılmaktadır [5].
Yüksek sıcaklıkta çalışan KOYP’de en yaygın kullanılan kaplama malzemeleri LSF
(La0.8Sr0.2FeO3) ve Mn1.5Co1.5O4’tir. Mn1.5Co1.5O4 kompozisyonu ile (Mn,Co)3O4
spinel mükemmel bir elektriksel iletkenlik, uygun termal ve yapısal karalılık, aynı
zamanda da ferritik paslanmaz çelik interkonnektörleriyle eşleşen iyi bir termal
genleşme göstermektedir. Termal olarak büyüyen Mn1.5Co1.5O4 tabakaları sadece
LSF katot ve paslanmaz çelik interkonnektörleri arasındaki temas direncini azaltmamakta
aynı zamanda da kaplama sayesinde interkonnektör yüzeyinden dışarı
doğru Cr göçünü engelleyip yüzeydeki büyümesini durdurmada koruyucu olarak
görev yapmaktadır [6]. Yapılan çalışmalarda intekonnektör yüzeyinin LSF ile uygulanan
kaplamanın KOYP’de yeterince korozyon dayanıklılığı göstermediği,
Mn1.5Co1.5O4 ile yapılan kaplamanın ise daha iyi elektriksel iletkenlik ve korozyon
koruması ile sonuçlandığı yer almaktadır [7].