فیرائٹ لباس مزاحم پلیٹ کنیکٹرز کی تحقیقی پیشرفت
1997 میں، ہٹاچی میٹل کمپنی نے SOFC کنیکٹرز کے لیے دھاتی مواد Fe-22Cr فیریٹک سسٹم الائے ZMG232 تیار کیا جس کا آپریٹنگ درجہ حرارت 1000 ڈگری ہے۔ فیریٹک مواد کو SOFC کنیکٹر کے طور پر منتخب کیا گیا تھا کیونکہ فیریٹک مواد میں آسٹنائٹ کے مقابلے تھرمل توسیع کا کم گتانک ہوتا ہے، جو SOFC جزو کے مواد سے زیادہ ملتا جلتا ہے۔ اس کے بعد کمپنی نے عمل میں بہتری کے اقدامات کی ایک سیریز کو اپنایا، جیسا کہ ناپاک آکسائیڈ کے مواد کو کم کرنا، اور 2005 میں ZMG232L پہننے سے بچنے والی پلیٹ تیار کی۔
ZMG232L لباس مزاحم پلیٹ کام کرنے والے ماحول میں ایک گھنے Cr2O3 آکسائیڈ کی تہہ بنا سکتی ہے، اس لیے اس میں ایک ہی وقت میں موروثی اچھی برقی چالکتا ہے، لیکن اس میں شاندار آکسیڈیشن مزاحمت بھی ہے۔ اگرچہ کنیکٹر کی آکسیڈیشن مزاحمت Al2O3 آکسائیڈ پرت بنا کر بھی حاصل کی جا سکتی ہے، لیکن ZMG232L لباس مزاحم پلیٹ کے آپریٹنگ درجہ حرارت پر Al2O3 میں کوئی برقی چالکتا نہیں ہے، لہٰذا اعلی درجہ حرارت پر چھوٹی مزاحمت کے ساتھ Cr2O3 آکسائیڈ پرت کا الائے موزوں ہے۔ SOFC کنیکٹر دھاتی مواد۔
SOFC کی مسلسل ترقی کے ساتھ، کنیکٹر میٹل میٹریل کے لیے اعلیٰ تقاضے پیش کیے گئے ہیں - تاکہ آکسیڈیشن مزاحمت کو مزید بہتر بنایا جا سکے اور دھاتی مواد سے پیدا ہونے والے Cr بخارات کی مقدار کو کم کیا جا سکے تاکہ بجلی پیدا کرنے والے اجزاء کی کارکردگی پر پڑنے والے اثرات کو کم کیا جا سکے۔ ZMG232L لباس مزاحم پلیٹ کی بنیاد پر، ہٹاچی میٹل کمپنی نے الائے کرنے والے عناصر اور اجزاء کو بہتر بنا کر اسپنل پرت اور کرومیم آکسائیڈ پرت پر مشتمل ایک فلم اور کثافت مرکب کے ڈیزائن کو محسوس کیا، اور ایک نیا الائے ZMG232G10 تیار کیا۔ آکسیکرن مزاحمت اور برقی چالکتا میں تقریباً 2 گنا اضافہ ہوا۔
ZMG232G10 لباس مزاحم پلیٹ کا آکسائیڈ پرت کا ڈھانچہ اور الائے ڈیزائن مختصراً ذیل میں متعارف کرایا گیا ہے۔
جب ZMG232L لباس مزاحم پلیٹ کو آکسائڈائزنگ ماحول میں گرمی کا علاج کیا جاتا ہے، تو ورک پیس کی سطح پر ایک ڈبل لیئر آکسائیڈ پرت بنتی ہے، سطح کی پرت (Mn,Cr) 3O4 آکسائیڈ پرت ہوتی ہے، اندرونی تہہ (میٹرکس) Cr2O3 آکسائیڈ پرت ہے۔ آکسیکرن مزاحمت کا انحصار Cr2O3 آکسائیڈ پرت پر ہے، لیکن اس میں موجود Cr عنصر کا بخارات سے بجلی پیدا کرنے والے عنصر کی کارکردگی خراب ہو جائے گی، حالانکہ (Mn,Cr) 3O4 آکسائیڈ پرت کا ایک خاص روکاوٹ اثر ہو گا۔ Cr کے بخارات پر، لیکن (Mn,Cr) 3O4 کی آکسیکرن کی شرح تحفظ کے اثر کو محدود کرتی ہے۔
مندرجہ بالا مسائل کو حل کرنے کے لیے، الائے ڈیزائن میں درج ذیل اقدامات کیے جاتے ہیں۔
1) آکسیکرن مزاحمت کو بہتر بنائیں: Mn مواد کو کم کریں اور (Mn,Cr) 3O4 کی آکسیکرن کی شرح کو کم کریں۔
2) Cr کے بخارات کو روکیں: (Mn,Cr) 3O4 آکسائیڈ پرت میں Cu، Cu پھیلائیں، (Mn,Cr) 3O4 آکسائیڈ تہہ کو کثافت کریں۔
مندرجہ بالا ساختی ڈیزائن کے اقدامات کی وجہ سے، ZMG232G10 پہننے سے بچنے والی پلیٹ میں ZMG232L پہننے سے بچنے والی پلیٹ کے مقابلے میں بہتر آکسیڈیشن مزاحمت ہے، اور Cr کی بخارات کی مقدار کم ہو گئی ہے۔
ZMG232G10 پہننے والی پلیٹ اور دیگر پہننے والی پلیٹ کا موازنہ
SOFC کو تجارتی بنانے کے لیے، ہر جزو کی پیداواری لاگت کو کم کرنا ضروری ہے۔ حالیہ برسوں میں، SOFC کنیکٹرز میں فیرائٹ لباس مزاحم پلیٹ کے استعمال کا مطالعہ کیا گیا ہے۔ ہٹاچی میٹل کمپنی کے تیار کردہ ZMG232G10 لباس مزاحم پلیٹ کنیکٹر کی آکسیڈیشن مزاحمت کا موازنہ دیگر لباس مزاحم پلیٹوں سے کیا گیا، اور ٹیسٹ کا نمونہ 10 ملی میٹر موٹا تھا۔ چونکہ پلیٹ کی موٹائی جتنی پتلی ہوتی ہے، مصر دات کی آکسیڈیشن مزاحمت اتنی ہی خراب ہوتی ہے، جب پہننے سے بچنے والی پلیٹ کو SOFC کنیکٹر مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے تو موٹائی کے ڈیزائن پر توجہ دینا ضروری ہے۔ جب ZMG232G10 کو SOFC کنیکٹر مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تو عام لباس مزاحم پلیٹ سے پتلا مواد استعمال کیا جا سکتا ہے۔
وقت کے ساتھ آکسیکرن انکریمنٹ میں جتنی چھوٹی تبدیلی ہوگی، اتنا ہی بہتر آکسیڈیشن مزاحمت، جیسے ZMG232G10 پہننے والی پلیٹ آکسیڈیشن مزاحمت SUS430 سے نمایاں طور پر بہتر ہے۔ عام حالات میں، وقت کے اضافے کے ساتھ پیرابولک اصول کے مطابق مرکب بنانے والی آکسائیڈ پرت کی آکسیکرن انکریمنٹ میں اضافہ ہوتا ہے، لیکن ابتدائی آکسیڈیشن ٹریٹمنٹ میں وقت کے اضافے کے ساتھ SUS430 کی آکسیڈیشن انکریمنٹ تیزی سے بڑھ جاتی ہے۔ 2500h کے آکسیکرن وقت سے پہلے، SUS444 آکسیڈیشن انکریمنٹ کی تبدیلی کا رجحان بنیادی طور پر ZMG232G10 جیسا ہی ہے، لیکن اضافے کے بعد، SUS444 آکسیڈیشن انکریمنٹ تیزی سے کم ہو جاتا ہے، جو کہ آکسیڈیشن مزاحمت کے ساتھ اس کی آکسیڈیشن تہہ کو پھیلانے کا نتیجہ ہے۔ مندرجہ بالا موازنہ ظاہر کرتا ہے کہ ZMG232G10 لباس مزاحم پلیٹوں کے مقابلے میں، SUS430 اور SUS444 میں آکسیکرن مزاحمت کم ہے۔
