Corrosión a elevada temperatura de interconectores metálicos en pilas de combustible de óxido sólido
DOI:
https://doi.org/10.3989/revmetalm.2006.v42.i6.41Palabras clave:
Pilas de combustible de óxido sólido (SOFC), Interconectores metálicos y recubrimientos, Corrosión a elevada temperatura, ImpedanciaResumen
El uso de interconectores metálicos en pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) en sustitución de materiales cerámicos ha sido posible gracias a la investigación y desarrollo de nuevos materiales metálicos. Inicialmente, el uso de interconectores metálicos fue limitado, debido a la elevada temperatura de trabajo, ocasionando de forma rápida la degradación del material, lo que impedía que fuesen una alternativa. A medida que la temperatura de trabajo de las SOFC descendió, el uso de interconectores metálicos demostró ser una buena alternativa, dado que son más fáciles de fabricar y más baratos que los interconectores cerámicos. Sin embargo, los interconectores metálicos continúan degradándose a pesar de descender la temperatura a la que operan las SOFC y, asimismo, los productos de corrosión favorecen las pérdidas eléctricas de la pila de combustible. Recubrimientos de níquel, cromo, aluminio, zinc, manganeso, itrio y lantano entre el interconector y los electrodos reduce dichas pérdidas eléctricas.
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[1] L.J.M.J. Blomen and M.N. Mugerwa (Eds.), Fuel Cell Systems, Springer, New York, U.S.A., 1994, p. 163.
[2] B.C.H. Steele and A. Heinzel, Nature 414 (2001) 345-352. doi:10.1038/35104620
[3] T. Komatsu, H. Arai, R. Chiba, K. Nozawa, M. Arakawa and K. Sato, Electrochem. Solid-State Lett. 9 (2006) A9-A12. doi:10.1149/1.2130309
[4] Z.P. Shao and S.M. Haile, Nature 431 (2004) 170- 173. doi:10.1038/nature02863
[5] D.M. Bastidas, S. Tao and J.T.S. Irvine, J. Mater. Chem. 16 (2006) 1603-1605. doi:10.1039/b600532b
[6] J.C. Ruíz-Morales, J. Canales-Vázquez, C. Savaniu, D. Marrero-López, W. Zhou and J.T.S. Irvine, Nature 439 (2006) 568-571. doi:10.1038/nature04438
[7] J.Q. Li and P. Xiao, J. Eur. Cram. Soc. 21 (2001) 659-668. doi:10.1016/S0955-2219(00)00242-9
[8] S.P. Jiang and S.H. Chan, J. Mater. Sci. 39 (2004) 4405-4439. doi:10.1023/B:JMSC.0000034135.52164.6b
[9] C.M. Chun and J.D. Mumford, J. Electrochem. Soc. 147 (2000) 3680-3686. doi:10.1149/1.1393958
[10] S.B. Adler, Solid State Ionic. 135 (2000) 603-612. doi:10.1016/S0167-2738(00)00423-9
[11] S.B. Adler, J.A. Lane and B.C.H. Steele, J. Electrochem. Soc. 143 (1996) 3554-3564. doi:10.1149/1.1837252
[12] Y. Matsuzaki and I. Yasuda, Solid State Ionics 132 (2000) 261-269. doi:10.1016/S0167-2738(00)00653-6
[13] R.J. Gorte, S. Park, J.M. Vohs and C. Wang, Adv. Mater. 12 (2000) 1465-1469. doi:10.1002/1521-4095(200010)12:19<1465::AID-ADMA1465>3.0.CO;2-9
[14] J.T.S. Irvine, F.G. Jones and P.A. Connor, International Patent Application, PC/GB2002/ 004726.
[15] J.T.S. Irvine and S. Tao, British Patent Application, 2002, 0217794.79020115.3.
[16] S. Linderoth, P.V. Hendriksen, M. Mogensen and N. Langvad, J. Mater. Sci. 31 (1998) 5077-5082. doi:10.1007/BF00355908
[17] Z. Yang, M.S. Walker, P. Singh, J.W. Stevenson and T. Norby, J. Electrochem. Soc. 151 (2004) B669-B678. doi:10.1149/1.1810393
[18] N.Q. Minh, J. Am. Ceram. Soc. 76 (1993) 563-588. doi:10.1111/j.1151-2916.1993.tb03645.x
[19] N.Q. Minh, Solid Sate Ionics 174 (2004) 271-277. doi:10.1016/j.ssi.2004.07.042
[20] S.C. Singhal, Solid State Ionics 135 (2000) 305- 313. doi:10.1016/S0167-2738(00)00452-5
[21] S. Tao and J.T.S. Irvine, Nat. Mater. 2 (2003) 320- 323. doi:10.1038/nmat871
[22] M.L. Perry and T.F. Fuller, J. Electrochem. Soc. 149 (2002) S59-S67. doi:10.1149/1.1488651
[23] W.J. Quadakkers, H. Greiner and W. Kock, Proceedings of the 1st European SOFC Forum, U Bossel (Ed.), Switzerland, (1994), p. 525.
[24] J.M. Bastidas, J.L. Polo, C.L. Torres and E. Cano, Corros. Sci. 43 (2001) 269-281. doi:10.1016/S0010-938X(00)00082-2
[25] J.M. Bastidas, C.L. Torres, E. Cano and J.L. Polo, Corros. Sci. 44 (2002) 625-633. doi:10.1016/S0010-938X(01)00072-5
[26] J.M. Ruíz-Romero, F. Corpas, F.J. Iglesias, L.E.G. Cambronero and J.M. Ruíz-Prieto, Rev. Metal. Madrid Vol. Ext. (2005) 269-271.
[27] L. Narváez, E. Cano, D.M. Bastidas and P.P. Gómez, Rev. Metal. Madrid Vol. Ext. (2005) 160-164.
[28] Z. Yang, K.S. Well, D.M. Paxton and J.W. Stevenson, J. Electrochem. Soc. 150 (2003) A1188- A1201. doi:10.1149/1.1595659
[29] W.J. Quadakkers, V. Shemet, D. Sebold, R. Anton, E. Wessel and L. SINGHEISER, Surf. Coat. Tech. 199 (2005) 77-82. doi:10.1016/j.surfcoat.2004.11.038
[30] J.L. Polo, E. Cano, D.Y. Kong and J.M. Bastidas, Corrosion 58 (2002) 670-674.
[31] V. Kochubey, H. AL-Badairy, G. Tatlock, J. Legoze, D. Naumenko and W.J. Quadakkers, Mater. Corros. 56 (2005) 848-853. doi:10.1002/maco.200503915
[32] N.Q. Minh and T. Takahashi, : Science and Technology of Ceramic Fuel Cells, Elsevier, Amsterdam, (1995), p. 230.
[33] M. González-Cuenca, W. Zipprich, B.A. Boukamp, G. Pudmich and F. Tietz, Fuel Cells 1 (2001) 256- 264. doi:10.1002/1615-6854(200112)1:3/4<256::AID-FUCE256>3.0.CO;2-I
[34] Y. Larring, R. Haugsrud and T. Norby, J. Electrochem. Soc. 150 (2003) B374-B379. doi:10.1149/1.1587726
[35] C. Wagner, Z. Phys. Chem. 21 (1933) 25-41.
[36] Z. Yang, M.S. Walker, P. Singh and J.W. Stevenson, Electrochem. Solid-State Lett. 6 (2003) B35-B37. doi:10.1149/1.1603012
[37] N. Bowler and Y. Huang, Meas. Sci. Technol. 16 (2005) 2193-2200. doi:10.1088/0957-0233/16/11/009
[38] W.A. Meulenberg, O. Teller, U. Flesch, H.P. Buchkremer and D. Stever, J. Mater. Sci. 36 (2001) 3189-3195. doi:10.1023/A:1017930201907
[39] Y. Matsuzaki and I. Yasuda, J. Electrochem. Soc. 148 (2001) A126-A131. doi:10.1149/1.1339869
[40] K. Hilpert, D. Das, M. Miller, D.H. Peck and R. Weiss, J. Electrochem. Soc. 143 (1996) 3642-3647. doi:10.1149/1.1837264
[41] V.A.C. Haanappel, V. Shemet, I.C. Vinke, M. Gross, T. Koppitz, N.H. Menzler, M. ZAHID and W.J. Quadakkers, J. Mater. Sci. 40 (2005) 1583-1592. doi:10.1007/s10853-005-0657-0
[42] W.R. Osorio, C.M.A. Freire and A. Gracia, Rev. Metal. Madrid Vol. Ext. (2005) 160-164.
[43] J.A. Picas, A. Forn, R. Rilla and E. Martin, Rev. Metal. Madrid Vol. Ext. (2005) 197-201.
[44] D.G. Morris and M.A. Muñoz-Morris, Rev. Metal. Madrid Vol. Ext. (2005) 498-501.
[45] Fuel Cell Handbook, 5th Edition, EG&G Services, Parsons, Inc. and Science Applications International Corporation, US Department of Energy, Morgantown, West Virginia, (2002).
[46] J.E. Bauerle, J. Phys. Chem. Solids 30 (1969) 2657- 2670. doi:10.1016/0022-3697(69)90039-0
[47] T. Van Dijk and A.J. Burggraaf, Phys. Stat. Sol. 63 (1981) 229-240. doi:10.1002/pssa.2210630131
[48] E.J.L. Schouler, N. Mesbahi and G. Vitter, Solid State Ionics 9 (1983) 989-996. doi:10.1016/0167-2738(83)90120-0
[49] S.B. Adler, J.A. Lane and B.C.H. Steele, J. Electrochem. Soc. 144 (1997) 1881-1890. doi:10.1149/1.1837696
[50] J. Agrisuelas, J.J. García-Jareño, J. Gregori, D. Giménez-Romero, R. González, M.P. Peña and F. Vicente, Rev. Metal. Madrid Vol. Ext. (2005) 265-268.
[51] X. Wang, J. Mei and P. Xiao, J. Eur. Ceram. Soc. 21 (2001) 855-859. doi:10.1016/S0955-2219(00)00291-0
[52] U. Rammelt and G. Reinhard, Electrochim. Acta 35 (1990) 1045-1049. doi:10.1016/0013-4686(90)90040-7
[53] Z. Kerner and T. Pajkossy, Electrochim. Acta 46 (2000) 207-211. doi:10.1016/S0013-4686(00)00574-0
[54] O. Comineli, H. Luo, H.M. Liimatainen and L.P. Karjalainen, Rev. Metal. Madrid Vol. Ext. (2005) 407-411.
[55] E. Peón, A. Jimenez-Morales, E. Fernández-Escalante, M.C. Garciá-Alonso, M.L. Escudero and J.C. Galván, Rev. Metal. Madrid Vol. Ext. (2005) 479-482.
[56] M. Cai and S.-M. Park, J. Electrochem. Soc. 143 (1996) 3895-3902. doi:10.1149/1.1837313
[57] G.O. Ilevbare and J.R. Scully, Corrosion 57 (2001) 134-152.
[58] C.H. Hsu and F. Mansfeld, Corrosion 57 (2001) 747-748.
[59] M. Kupezyk and W. Mistak, Rev. Metal. Madrid Vol. Ext. (2005) 483-487.
[60] K.S. Cole and R.H. Cole, J. Chem. Phys. 10 (1942) 98-105. doi:10.1063/1.1723677
[61] D.W. Davidson and R.H. Cole, J. Chem. Phys. 19 (1951) 1484-1490. doi:10.1063/1.1748105
[62] S. Havriliak and S. Negami, Polymers 8 (1967) 161-210. doi:10.1016/0032-3861(67)90021-3
[63] M. Sluyters-Rehbach and J.H. Sluyters, : Comprehensive Treatise of Electrochemistry, E. Yeager, J.O’M. Bockris, B.E. Conway, S. Sarangapani, (Eds.), Vol. 9, Plenum Press, New York, (1984), p. 274.
[64] S.B. Adler, Solid State Ionic. 111 (1998) 115-124. doi:10.1016/S0167-2738(98)00179-9
[65] E. Barsoukov and J.R. Macdonald, : Impedance Spectroscopy Theory, Experimental, and Applications, 2nd Ed. Wiley-Interscience, Hoboken, New Jersey, (2005), p. 54.
[66] J.L. Polo, E. Cano and J.M. Bastidas, J. Electroanal. Chem. 537 (2002) 183-187. doi:10.1016/S0022-0728(02)01224-X
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