Estudi d’un recobriment electroless de Ni-Mo-P per a interconnectors metàl·lics de piles de combustible d’òxid sòlid

View/Open
Cita com:
hdl:2117/344775
Author's e-mailacanoiranzo.22
gmail.com

Document typeBachelor thesis
Date2020-11-23
Rights accessOpen Access
This work is protected by the corresponding intellectual and industrial property rights.
Except where otherwise noted, its contents are licensed under a Creative Commons license
:
Attribution-NonCommercial 3.0 Spain
Abstract
Una pila de combustible d’òxid sòlid (SOFC) treballa a temperatures molt elevades, per sobre dels 700ºC , això provoca que l’interconnector metàl·lic de la pila es vegi sotmès a condicions extremes sota les que acaba donant lloc a l’oxidació d’un dels seus elements, el crom. La volatilització i posterior difusió del crom oxidat dins del sistema suposa un gran problema per al funcionament de la pila i el seu rendiment decreix de manera notable.
L’objectiu de l’estudi és aconseguir un recobriment de Ni-Mo-P sobre una mostra d’un interconnector metàl·lic per estudiar la seva possible aplicació dins d’una pila SOFC per tal de protegir-la de la difusió del crom oxidat. Per aconseguir-ho s’utilitzen dues tècniques de recobriment combinades, primer es realitza un recobriment electrolític de níquel i posteriorment un recobriment electroless de Ni-Mo-P. Mitjançant aquesta tècnica es busca obtenir una capa contínua, homogènia i uniforme de Ni-Mo-P adherida lo millor possible a la superfície i que aporti valors elevats de resistència a la oxidació, una bona resistència mecànica i una bona conductivitat elèctrica. Aquest assaig es duu a terme sota diferents condicions per analitzar la velocitat del recobriment en funció del voltatge i del temps aplicats.
Una vegada fet l’assaig es realitza un estudi superficial mitjançant un microscopi electrònic de rastreig (SEM) on s’examinen els diferents tipus de materials de la superfície del metall per comprovar que efectivament s’ha realitzat el recobriment desitjat. Malauradament s’observa que no s’ha aconseguit la deposició esperada seguint el procediment plantejat degut a la complexitat de l’experiment. Es proposen possibles alternatives d’assaig trobades a la bibliografia. Una pila de combustible de óxido sólido (SOFC) trabaja a temperaturas muy elevadas, por encima de los 700ºC, esto provoca que el interconector metálico de la pila se vea sometido a condiciones extremas bajo las que acaba dando lugar a la oxidación de uno de sus elementos, el cromo. La volatilización y posterior difusión del cromo oxidado dentro del sistema supone un gran problema para el funcionamiento de la pila y su rendimiento decae de manera notable.
El objetivo de este estudio es conseguir un recubrimiento de Ni-Mo-P sobre una muestra de un interconector metálico para estudiar su posible aplicación dentro de una pila SOFC para protegerla de la difusión del cromo oxidado. Para conseguirlo se usan dos técnicas de recubrimiento combinadas, primero se realiza un recubrimiento electrolítico de níquel y posteriormente un recubrimiento electroless de Ni-Mo-P. Mediante esta técnica se busca obtener una capa continua, homogénea y uniforme de Ni-Mo-P adherida lo mejor posible a la superficie y que aporte valores elevados de resistencia a la oxidación, una buena resistencia mecánica y una buena conductividad eléctrica. Este ensayo se lleva a cabo a distintas condiciones para analizar la velocidad del recubrimiento en función del voltaje y del tiempo aplicados.
Una vez hecho el ensayo se realiza un estudio superficial mediante un microscopio electrónico de barrido (SEM) donde se examinan los distintos tipos de materiales de la superficie del metal para comprobar que efectivamente se ha realizado el recubrimiento deseado. Desafortunadamente se observa que no se ha conseguido la deposición esperada siguiendo el procedimiento planteado debido a la complejidad del experimento. Se proponen posibles alternativas de ensayo encontradas en la bibliografía. A Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) Works at very high temperatures, above 700ºC, this causes the metal interconector of the cell to be subjected to extreme conditions under which it ends up leading to the oxidation of one of its elements, chromium. The volatilization and subsequent diffusion of oxidized chromium within the system poses a major problem for the operation of the cell and its performance decrease markedly.
The aim of the study is to obtain a Ni-Mo-P coating on a sample of a metal interconnector to study its possible application inside a SOFC in order to protect the fuel cell from the diffusion of oxidized chromium. To achieve this, two combined coating techniques are used, first an electrolytic nickel coating and then an electroless Ni-Mo-P coating. These techniques seek to achieve a contiuous and uniform layer of Ni-Mo-P adhered as best as possible to the Surface and that provides high values of oxidation resistance, good mechanical strength and good electrical conductivity. This test is carried out under different conditions in order to analyse the speed of the coating depending on the voltage and the time applied.
Once the test has been performed, a superficial study is made by Scanning Electron Microscopy (SEM) where the different types of materials on the metal surface are examined to verify that the desired coating has indeed been made. Unfortunately, it is observed that the expected deposition has not been achieved following the proposed procedure due to the complexity of the experiment. Possible alternatives found in the literature are proposed for this study.
DegreeGRAU EN ENGINYERIA DE MATERIALS (Pla 2010)
Files | Description | Size | Format | View |
---|---|---|---|---|
TFG.Cano_Iranzo_Alex.pdf | 12,30Mb | View/Open |