ФГБУН «Институт физики твердого тела» РАН, г. Черноголовка, Россия:
О. В. Пикалов, аспирант 2-го года, эл. почта: pikalov@issp.ac.ru
Д. В. Матвеев, канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник, эл. почта: matveev@issp.ac.ru
Н. В. Деменева, канд. физ.-мат. наук, научный сотрудник, эл. почта: ladyn@issp.ac.ru

ЗАО «Инновационный центр «Бирюч», Группа компаний «ЭФКО», д. Малобыково, Россия:
М. Н. Левин, докт. физ.-мат. наук, генеральный директор, эл. почта: levinmn@gmail.com

Проведено исследование особенностей окисления ферритных хромистых сталей марок 08Х18Т1, 12Х17 и AISI 430, рассматриваемых в качестве токовых коллекторов твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ). Изучено влияние легирующих элементов на состав образующихся оксидных пленок, кинетику окисления и удельное поверхностное сопротивление стали при 800–850 °C на воздухе и постоянной токовой нагрузке 0,5 А/см² в контакте с катодным материалом La_0,8Sr_0,2MnO₃ в течение 750–4110 ч. Показано, что достаточно высокие значения сопротивления обусловлены образованием на поверхности сталей в процессе окисления многофазных оксидных пленок с низкой проводимостью. Однако возможно применение этих сталей с защитными покрытиями, которые будут препятствовать образованию на поверхности многофазной окалины с низкой адгезией и при этом обеспечивать высокую проводимость в контакте с катодом ТОТЭ.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки (Соглашение № 075-15-2019-1714 о предоставлении гранта в форме субсидии Минобрнауки России от 02.12.2019 «Разработка батарей твердооксидных топливных элементов анод-поддерживающей конструкции для высокоэффективного генератора водородной энергетики». Уникальный идентификатор проекта RFMEFI60819X0279.

1. Pepermans G., Driesen J., Haeseldonckx D., Belmans R., D’haeseleer W. Distributed generation: definition, benefites and issues // Energy Policy. 2006. Vol. 33, Iss. 6. P. 787–798.
2. Muñoz-Delgado G., Contreras J., Arroyo J. M. Joint Expansion Planning of Distributed Generation and Distribution Networks // IEEE Trans. Pow. Syst. 2015. Vol. 30, Iss. 5. P. 2579–2590.
3. Bredikhin S. I., Agarkov D. A., Agarkova E. A., Burmistrov I. N., Cherkasov A. M. et al. Aerosol Deposition as a Promising Technique to Fabricating a Thin-film Solid Electrolyte of Solid Oxide Fuel Cells // ECS Transactions. 2019. Vol. 91. P. 403–413.
4. Agarkova E. A., Agarkov D. A., Burmistrov I. N., Zadorozhnaya O. Yu., Yalovenko D. V. et al. Three-layered membranes for planar solid oxide fuel cells of the electrolyte-supported design: characteristics and applications // Russian Journal of Electrochemistry. 2020. Vol. 56. No. 2. P. 141–148.
5. Tjaden B., Gandiglio M., Lanzini A., Santarelli M., Järvinen M. Small-Scale Biogas-SOFC Plant: Technical Analysis and Assessment of Different Fuel Reforming Options // Ener. Fuels. 2014. Vol. 28, Iss. 6. P. 4216–4232.
6. Badur J., Lemanski M., Kowalczyk T., Ziolkowski P., Kornet S. Zerodimensional robust model of an SOFC with internal reforming for hybrid energy cycles // Energy. 2018. Vol. 158. P. 128–138.
7. Manufacturing Cost Analysis of 1, 5, 10 and 25 kW Fuel Cell Systems for Primary Power and Combined Heat and Power Applications. Prepared by: Battelle Memorial Institute, January 2017.
8. Crofer 22 APU – Material Data Sheet No. 4046. ThyssenKrupp VDM, 2010.
9. Crofer 22 H – Material Data Sheet No. 4050. ThyssenKrupp VDM, 2010.
10. Wright I. G. Metals Handbook, Ninth Edition. Asm Intl. 1987. — 1415 p.
11. Demeneva N. V., Matveev D. V., Kharton V. V., Bredikhin S. I. Regularities of high-temperature oxidation of current collectors of solid oxide fuel cells due to diffusion processes in subsurface regions // Russian Journal of Electrochemistry. 2016. Vol. 52, Iss. 7. P. 678–684.
12. Деменева Н. В. Массоперенос и формирование микроструктуры высокотемпературных защитных покрытий токовых коллекторов твердооксидных топливных элементов : автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. — Черноголовка, 2017.