Avaliação da camada de óxidos formada a altas temperaturas em aços inoxidáveis utilizados como interconectores para PaCOS

Abstract

RESUMONo presente trabalho avalia-se o comportamento de um aço inoxidável ferrítico AISI 430 em altas temperaturas visando o seu uso como interconector em pilhas a combustível de óxido sólido (PaCOS), evidenciando principalmente a morfologia, a composição química da camada de óxido formada e a variação microestrutural manifestada principalmente na variação do tamanho do grão. Amostras deste aço foram tratadas isotermicamente a 650°C, 850°C e 1050°C em diferentes tempos. Esta análise foi realizada com uso das técnicas de microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X. Os resultados indicam que a 650°C já foram observadas evidências da formação de uma camada muito fina de óxidos. Nas temperaturas de 850ºC e 1050°C observou-se o crescimento dos grãos e formação de uma camada de óxidos constituída por pequenos "microcristais" contendo O, Fe, Cr e Mn na sua composição.Palavras chaves: Aço inoxidável ferrítico, oxidação, interconectores, PaCOS. ABSTRACTIn this work the behaviour of type AISI 430 ferritic stainless steel at high temperatures and its use as SOFCs interconnect material is evaluated. The main objective is to show the morphologic chemistry composition of the oxide layer formed in such circumstances as well as the microstructural variation revealed by its grain size. The Samples of this type of steel were heat treated isothermally at 650° C, 850°C and 1050°C at several holding times. They were characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The results indicate that at 650°C evidence of a very thin oxide layer formation was already found. Furthermore, at the temperatures of 850°C and 1050°C it grain growth and formation of an oxide layer consisting of small microcrystals with O, Fe, Cr and Mn in their composition were observed.Keywords: Stainless steel, oxidation, interconnect, SOFC. INTRODUÇÃOAs pilhas a combustível de óxido sólido (PaCOS) são dispositivos que apresentam alta eficiência energética, pois elas convertem diretamente energia química em energia elétrica através da reação de oxidação eletroquímica entre um combustível e um oxidante. Além disso, elas emitem menos poluentes agredindo menos o meio ambiente [1,2].Estruturalmente toda pilha é composta de uma sequência de unidades, cada uma com quatro componentes: o eletrólito, anodo, catodo e o interconector, sendo estes conjuntos vedados por um material selante. Todos os componentes devem apresentar uma boa estabilidade química e bom ajuste do coeficiente de expansão térmica [3,4].Usualmente as PaCOS operam em altas temperaturas. No intervalo entre 800-1000°C, devido à degradação física e química, os materiais utilizados como interconectores são cerâmicos. Em temperaturas