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Model-based prediction of the ohmic resistance of metallic interconnects from oxide scale growth based on scanning electron microscopy

Linder, Markus und Hocker, Thomas und Holzer, Lorenz und Friedrich, K. Andreas und Iwanschitz, Boris und Mai, Andreas und Schuler, J. Andreas (2014) Model-based prediction of the ohmic resistance of metallic interconnects from oxide scale growth based on scanning electron microscopy. Journal of Power Sources, 272, Seiten 595-605. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2014.08.098. ISSN 0378-7753.

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Kurzfassung

The increase of ohmic losses caused by continuously growing Cr2O3 scales on metallic interconnects (MICs) is a major contribution to the degradation of SOFC stacks. Comparison of measured ohmic resistances of chromium- (CFY) and ferritic-based alloy (Crofer) MICs at 850 �C in air with the growth of mean oxide scale thicknesses, obtained from SEM cross section images, reveals a non-trivial, non-linear relationship. To understand the correlation between scale evolution and resulting ohmic losses, 2D finite element (FE) simulations of electrical current distributions have been performed for a large number of real oxide scale morphologies. It turns out that typical morphologies favor nonhomogeneous electrical current distributions, where the main current flows over rather few “bridges”, i.e. local spots with relatively thin oxide scales. These current-“bridges” are the main reason for the non-linear dependence of ohmic losses on the corresponding oxide scale morphology. Combining electrical conductivity and SEM measurements with FE simulations revealed two further advantages: it permits a more reliable extrapolation of MIC-degradation data over the whole stack lifetime and it provides a method to assess the effective electrical conductivity of thermally grown Cr2O3 scales under stack operation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/91879/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Model-based prediction of the ohmic resistance of metallic interconnects from oxide scale growth based on scanning electron microscopy
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Linder, MarkusZHAW Zurich University of Appl. SciencesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hocker, ThomasZHAW Zurich University of Appl. SciencesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Holzer, LorenzZHAW Zurich University of Appl. SciencesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, K. Andreasandreas.friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Iwanschitz, BorisHexis AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mai, AndreasHexis AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schuler, J. AndreasHexis AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2 September 2014
Erschienen in:Journal of Power Sources
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:272
DOI:10.1016/j.jpowsour.2014.08.098
Seitenbereich:Seiten 595-605
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Solid oxide fuel cell (SOFC), interconnects, Oxide scale morphology, Degradation prediction
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Rationelle Energieumwandlung und Nutzung (alt)
HGF - Programmthema:Brennstoffzelle (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E EV - Energieverfahrenstechnik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Friedrich, Prof.Dr. Kaspar Andreas
Hinterlegt am:17 Nov 2014 16:19
Letzte Änderung:22 Jun 2023 10:13

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