338

Крайнова Д. А. и др.

Журнал прикладной химии. 2021. Т. 94. Вып. 3

УДК 666.1.001.5

ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ОКСИДА ХРОМА

НА СТАБИЛЬНОСТЬ СТЕКЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ГЕРМЕТИКОВ

ДЛЯ ТВЕРДООКСИДНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

¹ Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН,

620990, г. Екатеринбург, ул. Академическая, д. 20

² Вятский государственный университет,

610000, г. Киров, ул. Московская, д. 36

* Е-mail: a.v.kuzmin@yandex.ru

Поступила в Редакцию 18 мая 2020 г.

После доработки 14 января 2021 г.

Принята к публикации 3 февраля 2021 г.

Для создания электрохимических генераторов на основе твердооксидных топливных элементов

необходима разработка герметизирующих материалов, обеспечивающих газоплотное соединение

единичных элементов и обладающих химической и термической совместимостью с другими функ-

циональными материалами. В данной работе изучено влияние малых добавок Cr₂O₃ на термические

свойства и химическую стабильность стеклогерметика состава 54.39SiO₂-13.78Na₂O-1.67K₂O-

5.02CaO-12.37MgO-0.61Y₂O₃-11.26Al₂O₃-0.9B₂O₃. Показано, что введение оксида хрома приводит к

увеличению термического коэффициента линейного расширения по сравнению с исходным составом,

но не влияет на величину температуры склейки и фазовый состав стеклокерамики. Разработанные

материалы обладают хорошей химической стабильностью в контакте с хромсодержащим сплавом

Crofer22APU и могут быть рекомендованы для использования в качестве герметиков для твердоок-

сидных топливных элементов.

Ключевые слова: твердооксидный топливный элемент; оксид хрома; стеклогерметик; интерконнек-

тор; термический коэффициент линейного расширения; химическая стабильность

DOI: 10.31857/S0044461821030087

Среди перспективных источников энергии вы-

из хромсодержащих сплавов типа Crofer22APU или

сокой эффективностью отличаются топливные эле-

керамики [2]. Для организации газоплотного соеди-

менты на основе твердых оксидных электролитов с

нения, как правило, применяются стеклянные или

кислородной проводимостью. Рабочая температура

стеклокерамические материалы — стеклогерметики

твердооксидных топливных элементов определяется,

[4-6]. В стеклогерметиках неизбежно присутствуют

как правило, электропроводностью электролита, ко-

оксиды щелочных и щелочноземельных элементов,

торая достигает приемлемых значений при высоких

необходимые для снижения температур синтеза и

температурах 700-900°C [1]. В качестве электролита

размягчения стекла, варьирования его термическо-

чаще всего используются кубические твердые рас-

го коэффициента линейного расширения (ТКЛР).

творы на основе стабилизированного оксида цир-

Наиболее часто используются силикатные или алю-

кония [например, оксид циркония, стабилизирован-

мосиликатные стекла. Керамика на основе оксида

ный оксидом иттрия (YSZ) и скандия (SSZ)] [2, 3],

циркония инертна по отношению к силикатным сте-

обладающие высокой проводимостью, химической

клам, но на границе стеклогерметик|интерконнектор

устойчивостью и механической прочностью.

процессы взаимодействия могут протекать достаточ-

Сочленение единичных топливных элементов осу-

но интенсивно [7]. Наличие хрома в составе интер-

ществляется через интерконнекторы, изготовленные коннектора приводит как к отравлению электродных

Влияние добавок оксида хрома на стабильность стеклокерамических герметиков...

339

материалов, так и к образованию плохопроводящей

го состава стеклогерметика 54.39SiO₂-13.78Na₂O-

окалины на границе за счет взаимодействия с немо-

1.67K₂O-5.02CaO-12.37MgO-0.61Y₂O₃-11.26Al₂O₃-

стиковыми атомами кислорода в стеклогерметике, что

0.9B₂O₃ [16] на его физико-химические свойства и

негативно сказывается на мощности устройства [8].

стабильность в контакте с хромсодержащим матери-

Дальнейшая диффузия хрома в слой стеклогерметика

алом интерконнектора Crofer22APU.

может приводить к образованию хроматов щелочных

и щелочноземельных элементов, характеризующихся

Экспериментальная часть

высоким ТКЛР, что может вызвать появление меха-

нических напряжений и, как следствие, нарушение

В качестве исходных компонентов для синтеза

герметичности соединения. В условиях продолжи-

стекол использовали: SiO₂ (technical grade, PanReac),

тельной (до 40 000 ч) работы при повышенных тем-

Na₂CO₃ (х.ч., OOO «Химреактивснаб»), K₂CO₃

пературах это является серьезной проблемой.

(х.ч., OOO «Химреактивснаб»), CaCO₃ (х.ч., OOO

Для предотвращения диффузии хрома из интер-

«Химреактивснаб»), mMgCO₃·Mg(OH)₂·nH₂O (ос.ч.,

коннектора в объем герметика используют различ-

ООО «АО Реахим»), Y₂O₃ (ИтО-В, Редкийметалл),

ные защитные покрытия (например, шпинели на

Al₂O₃ (ч.д.а., OOO «Химреактивснаб»), B₂O₃ (ос.ч.,

основе Mn-Co [9], Cr-Mn [10]) и алюминирование,

ООО «АО Реахим»), предварительно прокаленные

что не всегда приводит к желаемому результату [11].

до постоянной массы. Навески были взяты согласно

Другим подходом к улучшению химической совме-

заданным пропорциям с учетом потери массы при

стимости стеклогерметика с интерконнектором яв-

прокаливании. Смесь компонентов была спрессована

ляется введение в состав стекла оксидов металлов

в таблетки для улучшения взаимодействия компонен-

с переменной валентностью, способных вступать в

тов шихты и получения однородного стекла. Стекла

конкурентную реакцию и предотвращать образова-

получали плавлением шихты в корундовом тигле

ние хроматов. Например, Чен и др. [12] установили,

при температуре 1500°C с последующей отливкой

что добавка MnO₂ в Sr-содержащее боросиликатное

расплава в стеклоуглеродную форму. После отливки

стекло позволяет подавить взаимодействие стронция

для снятия термических напряжений проводили от-

с хромом за счет образования Mn-Cr-окалины на

жиг стекол при 600°C в течение 30 мин. Полученные

границе герметик|интерконнектор. В [13] выявлено,

стекла измельчали в фарфоровой ступке до порошка

что одновременное введение в состав стекла Bi₂O₃ и

с размером частиц менее 50 мкм.

оксидов-модификаторов способствует переходу Bi³⁺

Определение фазового состава образца стекол

в Bi⁵⁺, что является конкурентной реакцией образо-

проводили методом порошковой дифракции на диф-

ванию хроматов и предотвращает взаимодействие

рактометре Rigaku D/MAX-2200V в излучении CuKα

интерконнектора со стеклогерметиком. Замедлению

(λ = 1.5418 Å) в интервале углов 10° < 2θ < 75° при

нежелательной реакции также может способствовать

угловой скорости сканирования 2 град·мин^-1.

введение в стекло оксида ниобия. Например, бла-

Определение химического состава полученных

годаря добавке Nb₂O₅ толщина реакционного слоя

стекол проводили методом атомно-эмиссионной

снизилась с 4 до 2 мкм после выдержки смеси Cr₂O₃

спектроскопии с индуктивно связанной плазмой на

со стеклогерметиком при 650°C [14].

спектрометре Optima 4300 DV (Perkin Elmer). Общая

Ни один из перечисленных способов не позво-

ошибка определения не превышала 2-3 отн%.

ляет полностью предотвратить диффузию хрома

Для определения характеристических температур

из материалов интерконнектора в стеклогерметик.

и термической стабильности стекол были проведены

Целесообразно рассмотреть введение оксида хро-

измерения методом дифференциальной сканирующей

ма в стекло, что позволит уменьшить градиент кон-

калориметрии на приборе термического анализа STA

центраций ионов хрома между стеклогерметиком и

449 F1 Jupiter (Netzsch). Образец стекла в виде по-

сплавом и замедлить нежелательные процессы диф-

рошка массой 3 мг был помещен в платиновый тигель

фузии ионов. Например, в работе [15] показано, что

и нагрет со скоростью 10 град·мин^-1 в интервале

добавка оксида хрома способствует более равномер-

температур 35-1100°C. Измерения проводили в по-

ному распределению и уменьшению зерен диопсида

токе воздуха, подаваемого со скоростью 20 мл·мин^-1.

в стеклогерметиках, что благоприятно сказывается на

Полученные данные обрабатывали с помощью про-

их стабильности.

граммного обеспечения Netzsch Proteus.

Цель работы — изучение влияния частичной заме-

Температуру склейки определяли по углу смачи-

ны оксида алюминия на оксид хрома (0.25-0.5 мас%)

вания (<90°) капли стекла на керамической подложке

в составе разработанного нами ранее перспективно-

YSZ. Для этого порошок стекла, смешанный с этило-

340

Крайнова Д. А. и др.

вым спиртом, наносили на подложку и нагревали до

стины сплава Crofer22APU, после чего нагревали до

различных температур. Подробное описание методи-

температуры склейки и выдерживали при рабочей

ки определения температуры склейки представлено

температуре 850°C в течение 48 ч. Для получения

в работе [16].

микрофотографий поперечного сечения на растровом

Получаемые в данной работе герметики пред-

электронном микроскопе MIRA 3LMU (TESCAN)

назначаются для соединения типичных функцио-

с системой рентгеновского энергодисперсионного

нальных материалов трубчатых твердооксидных

микроанализа INCA Energy 350 X-max 80 (Oxford

топливных элементов, а именно, электролита YSZ

Instruments) образцы под вакуумом заливали в эпок-

с термическим коэффициентом линейного расшире-

сидную смолу и шлифовали на шлифовально-поли-

ния (~9.5-10.5)·10^-6 K^-1 и хромсодержащего сплава

ровальном станке Labopol (Struers) с использованием

Crofer22APU (VDM Metals) с ТКЛР ~12·10^-6 K^-1 в

алмазных суспензий.

качестве интерконнектора. Вся конструкция предпо-

лагает работу при высоких температурах в интервале

Обсуждение результатов

700-900°C, до которых она должна быть безопасно

нагрета. При высоких температурах стекла склонны к

Синтез образцов был проведен по схеме, пред-

кристаллизации, в результате которой изменяются их

ставленной в экспериментальной части. Для изуче-

термические свойства, поэтому в наших работах мы

ния влияния оксида хрома на свойства стеклогер-

проводим измерение ТКЛР как исходных стекол, так

метиков проводили частичное замещение оксида

и кристаллизованных образцов. Кристаллизованные

алюминия в составе стекла 54.39SiO₂-13.78Na₂O-

образцы готовили путем прессования порошка стек-

1.67K₂O-5.02CaO-12.37MgO-0.61Y₂O₃-(11.26 - x)

ла и последующего обжига при 950°C. Термическое

Al₂O₃-0.9B₂O₃-xCr₂O₃ (x = 0; 0.25 и 0.5 мол%). Для

расширение материалов исследовали с помощью

обозначения составов использовались сокращения

кварцевого дилатометра с цифровым измерителем

типа Cr₂O₃-0, где цифра показывает содержание ок-

Tesatronic TT-80 (измерительный щуп TESA GT 21HP,

сида хрома в стекле. Согласно результатам анализа

диапазон измерений ±200 мкм, чувствительность

химического состава, выполненного методом атом-

0.01 мкм) на образцах длиной ~10-15 мм. Измерения

но-эмиссионной спектроскопии (табл. 1), реальные

проведены на воздухе в интервале температур 50-

составы стекол близки к заданным, что свидетель-

750°C при скорости нагрева 2 град·мин^-1. Для по-

ствует о правильности подбора режима синтеза.

верки дилатометра использовали стандартизованный

Аморфность полученных стекол была подтвержде-

эталон в виде рубинового монокристаллического

на с помощью рентгенофазового анализа (рис. 1); пи-

стержня. Обработку экспериментальных данных

ки кристаллических включений на дифрактограммах

проводили по методике, подробно изложенной в ра-

отсутствуют.

боте [17].

Характеристические температуры стеклования и

Для исследования химической совместимости

кристаллизации были определены с помощью мето-

герметика с интерконнектором порошок стекла, сме-

да дифференциальной сканирующей калориметрии

шанный со спиртом, наносили на поверхность пла-

(рис. 2). На всех кривых в области температур 600-

Таблица 1

Химический состав стекол системы

SiO₂-Na₂O-K₂O-CaO-MgO-Y₂O₃-Al₂O₃-B₂O₃-Cr₂O₃

Состав

SiO₂

Al₂O₃

CaO

Na₂O

MgO

K₂O

B₂O₃

Y₂O₃

Cr₂O₃

Cr₂O₃-0* [16]

54.39

11.26

5.02

13.78

12.37

1.67

0.9

0.61

—

Cr₂O₃-0**

55.30

10.73

5.69

13.92

10.79

1.56

0.94

0.64

—

Cr₂O₃-0.25*

54.39

11.01

5.02

13.78

12.37

1.67

0.9

0.61

0.25

Cr₂O₃-0.25**

53.14

12.11

5.63

14.07

12.43

0.93

0.88

0.56

0.24

Cr₂O₃-0.5*

54.39

10.76

5.02

13.78

12.37

1.67

0.9

0.61

0.5

Cr₂O₃-0.5**

51.96

11.62

5.76

14.41

12.37

1.81

0.94

0.54

0.58

* Теоретический состав.

** Результаты анализа методом атомно-эмиссионной спектроскопии.

Влияние добавок оксида хрома на стабильность стеклокерамических герметиков...

341

Таблица 2

Характеристические температуры исследованных

стекол

Температура

Состав

стеклования T_g, °C

кристаллизации T_c, °C

Cr₂O₃-0 [16]

608

893

Cr₂O₃-0.25

619

916

Cr₂O₃-0.5

617

904

в качестве зародышеобразователя [18]. Ранее нами

было установлено, что частичное замещение оксида

алюминия на оксид церия оказывает подобное влия-

ние на температуру стеклования, увеличивая ее отно-

сительно исходного состава, и значительно сильнее

влияет на температуру кристаллизации, увеличивая

Рис. 1. Дифрактограммы стекол 54.39SiO₂-13.78Na₂O-

1.67K₂O-5.02CaO-12.37MgO-0.61Y₂O₃-(11.26 - x)Al₂O₃-

ее до ~950°C [19].

0.9B₂O₃-xCr₂O₃ (мас%).

Коэффициенты термического расширения опреде-

лены для стекол, а также для стеклокерамических об-

разцов, фазовый состав которых представлен фазами

630°C наблюдаются перегибы, обусловленные про-

диопсида, нефелина (рис. 3) и остаточной стеклянной

цессом стеклования, а при температурах 890-905°C

фазой.

появляются экзотермические пики, свидетельствую-

При замещении оксида алюминия оксидом хрома

щие о протекании процесса кристаллизации.

ТКЛР стекол заметно возрастает, однако последую-

Температура стеклования повышается по мере

щее увеличение концентрации оксида хрома почти

увеличения концентрации оксида хрома (табл. 2).

не оказывает влияния на величину ТКЛР (рис. 4,

Введение оксида хрома в состав стекла приводит к

табл. 3). Следует отметить, что расхождение в значе-

росту температуры кристаллизации по сравнению с

ниях ТКЛР, рассчитанных по методике, предложен-

исходным стеклом, однако дальнейшее увеличение

содержания Cr₂O₃ приводит к снижению температу-

ры кристаллизации T_c, так как оксид хрома действует

Рис. 2. Данные дифференциальной сканирующей ка-

Рис. 3. Дифрактограммы стеклокерамических образ-

лориметрии стекол 54.39SiO₂-13.78Na₂O-1.67K₂O-

цов системы 54.39SiO₂-13.78Na₂O-1.67K₂O-5.02CaO-

5.02CaO-12.37MgO-0.61Y₂O₃-(11.26 - x)Al₂O₃-

12.37MgO-0.61Y₂O₃-(11.26 - x)Al₂O₃-0.9B₂O₃-xCr₂O₃

0.9B₂O₃-xCr₂O₃ (мас%).

(мас%).

342

Крайнова Д. А. и др.

Таблица 3

Температурные коэффициенты линейного расширения (ТКЛР), рассчитанные для интервала температур

298-673 K

ТКЛР стекла, рассчитанный

α_298-673, 10⁶ K^-1

Состав

по методике Аппена α_A, 10⁶ K^-1

стекло

стеклокерамика

Cr₂O₃-0 [16]

9.4

9.8

10.6

Cr₂O₃-0.25

9.3

11.2

11.5

Cr₂O₃-0.5

9.7

11.2

11.3

ТКЛР ф у н к ц и о н а л ь н ы х м а т е р и а л о в α_298-673, 10⁶ K^-1

Керамика 0.9ZrO₂ + 0.1Y₂O₃

9.5 [16]

Хромсодержащий сплав Crofer22APU

12 [16]

кристаллизации в ходе склейки. Схожий эффект на-

блюдался при введении оксида церия в стеклогер-

метики аналогичного состава, однако до добавки в

2 мас% различие между ТКЛР стекол и кристалли-

зованных образцов достаточно велико (например,

ТКЛР состава с 0.61 мас% CeO₂ составил 9.03·10^-6

и 11.50·10^-6 K^-1 для аморфного и кристаллического

образцов соответственно) [19]. В целом увеличе-

ние ТКЛР Cr₂O₃-содержащих стекол согласуется с

представленными в литературе данными. Так, в [20]

ТКЛР стекол с добавкой Cr₂O₃ изменяется нелинейно

и достигает пикового значения при концентрации

2 мол% (11·10^-6 K^-1). В работе [21] добавка Cr₂O₃

увеличивает ТКЛР стеклокерамик по сравнению с ис-

ходными образцами, но его величина остается почти

неизменной после выдержки при температуре 900°C

в течение 300 ч.

Рис. 4. Дилатометрические кривые стекол (непрерывная

На дилатометрических кривых (рис. 4) невозмож-

линия) и стеклокерамик (пунктирная линия) системы

но отметить температуры, соответствующие переходу

54.39SiO₂-13.78Na₂O-1.67K₂O-5.02CaO-12.37MgO-

материалов в вязкотекучее состояние, но можно вы-

0.61Y₂O₃-(11.26 - x)Al₂O₃-0.9B₂O₃-xCr₂O₃ (мас%).

делить температуры их размягчения, которые равны

~610°С. Это значение несколько ниже значений Т_g,

ной Аппеном,* и определенных экспериментально

определенных методом дифференциальной скани-

(табл. 3), также возрастает при увеличении концен-

рующей калориметрии. Разница в величинах, опре-

трации оксида хрома в его составе. Это связано с

деленных разными методами, связана с различными

тем, что методика расчета теоретического значения

скоростями нагрева и приложением дополнительной

ТКЛР не содержит поправочного коэффициента для

нагрузки к образцу при дилатометрических измере-

Cr₂O₃, поэтому вместо него был взят коэффициент

ниях. При введении в состав стекла оксида хрома

для Al₂O₃. Данный подход не позволил точно спро-

удалось сохранить подходящую для используемых

гнозировать величину ТКЛР стекол — между расчет-

функциональных материалов температуру склейки

ными и экспериментальными данными наблюдается

1090°C.

большое расхождение.

Исследование взаимодействия полученных сте-

При введении Cr₂O₃ в состав стеклогерметика

кол со сплавом Crofer22APU после выдержки при

величины ТКЛР аморфных и стеклокерамических

рабочей температуре в течение 48 ч было проведе-

образцов различаются незначительно, что позволяет

но методами растровой электронной микроскопии

снизить механические напряжения из-за процесса

и энергодисперсионного анализа (рис. 5). Для всех

исследованных составов не наблюдается взаимодей-

* Аппен А. А. Химия стекла. Л.: Химия, 1974. С. 311.

ствия стеклогерметика с керамикой, однако на гра-

Влияние добавок оксида хрома на стабильность стеклокерамических герметиков...

343

нице стекло|Crofer22APU четко виден тонкий слой

наблюдается растрескивания керамики YSZ, в усло-

хрома, являющийся результатом его диффузии из

виях длительной работы твердооксидного топлив-

материала сплава в стекло. Ввиду ограничений ме-

ного элемента возможно нарушение ее целостности

тода энергодисперсионного анализа не удалось точно

из-за разницы величин коэффициентов термического

определить толщину этого слоя, тем не менее на ми-

расширения керамики и стеклогерметика. Тем не

крофотографиях видно, что значительных изменений

менее данные стеклогерметики являются термически

толщины по мере увеличения содержания оксида

совместимыми с анодными материалами на основе

хрома не наблюдается.

NiO-YSZ.

При термообработке по режиму склейки в сте-

кле происходит образование кристаллических

Выводы

фаз, таких как диопсид (MgSi₂O₆) и нефелин

(Al₄K_0.675Na₃Si₄O₁₆), которые являются типичными

Изучено влияние частичного замещения оксида

продуктами кристаллизации магний- и кальцийсодер-

алюминия оксидом хрома на физико-химические

жащих алюмосиликатных стекол, что подтверждается

свойства стеклогерметиков состава 54.39SiO₂-

результатами рентгенофазового анализа и получен-

13.78Na₂O-1.67K₂O-5.02CaO-12.37MgO-0.61Y₂O₃-

ными микрофотографиями. Образования хромсо-

(11.26 - х)Al₂O₃-0.9B₂O₃-xCr₂O₃ (x = 0.25 и 0.5 мас%)

держащих фаз не обнаружено ни в объеме стекла,

и их химическую стабильность в контакте с электро-

ни на границе стекло|сплав. Также не наблюдается

литной керамикой YSZ и хромсодержащим сплавом

значительной диффузии хрома из материала интер-

интерконнектора Crofer22APU. Установлено, что

коннектора в объем стекла.

введение минимального количества Cr₂O₃ приводит

Частичное замещение оксида алюминия окси-

к существенному увеличению ТКЛР стеклогермети-

дом хрома в стекле системы 54.39SiO₂-13.78Na₂O-

ка. Последующее увеличение концентрации оксида

1.67K₂O-5.02CaO-12.37MgO-0.61Y₂O₃-(11.26 - х)

хрома практически не оказывает влияния на величи-

Al₂O₃-0.9B₂O₃-xCr₂O₃ (x = 0.25 и 0.5 мас%) приво-

ну ТКЛР. Характеристические температуры стекло-

дит к значительному увеличению величины ТКЛР,

вания и кристаллизации исследуемых материалов

что ограничивает возможность применения хром-

в зависимости от концентрации Cr₂O₃ изменяются

содержащих стекол для коммутации элементов кон-

незначительно, а температура склейки не изменяет-

струкции, полученных с использованием керамик на

ся. Методом растровой электронной микроскопии и

основе YSZ. Несмотря на то что во время склейки не

энергодисперсионного микроанализа показано, что

хромсодержащие стеклогерметики демонстрируют

высокую химическую устойчивость в контакте с

материалом интерконнектора при высоких темпе-

ратурах.

Разработанные материалы могут быть использо-

ваны для коммутации твердооксидных топливных

элементов с NiO-YSZ несущим анодом.

Благодарности

Аналитическая часть работы выполнена с исполь-

зованием оборудования ЦКП «Состав вещества»

ИВТЭ УрО РАН. Авторы выражают благодарность

С. В. Плаксину за помощь в исследовании фазового

состава, Н. И. Москаленко за помощь в определении

химического состава, Е. А. Ильиной за помощь в

измерении термических характеристик материалов.

Рис. 5. Профили распределения элементов на границе

Конфликт интересов

сплав|стеклогерметик (Cr₂O₃-0 — a, Cr₂O₃-0.25 — б,

Авторы заявляют об отсутствии конфликта инте-

Cr₂O₃-0.5 — в) после выдержки при температуре 850°C

в течение 48 ч.

ресов, требующего раскрытия в данной статье.

344

Крайнова Д. А. и др.

Информация о вкладе авторов

sealing glasses with oxidation resistant alloys // Solid

State Ionics. 2003. V. 160 N 3-4. P. 213-225.

Д. А. Крайнова синтезировала исследуемые ма-

https://doi.org/10.1016/S0167-2738(03)00160-7

териалы, проводила обработку и анализ экспери-

[6] Bansal N. P., Gamble E. A. Crystallization kinetics of

ментальных данных и работала над текстом статьи;

a solid oxide fuel cell seal glass by differential thermal

Н. С. Саетова проводила обработку и анализ экспери-

analysis // J. Power Sources. 2005. V. 147. N 1-2.

ментальных данных и работала над текстом статьи;

P. 107-115.

А. С. Фарленков проводил исследования методами

https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2005.01.010

сканирующей электронной микроскопии и энерго-

[7] Kaur G., Pandey O. P., Singh K. Chemical interaction

дисперсионного микроанализа, обработку и анализ

study between lanthanum based different alkaline

earth glass sealants with Crofer22APU for solid oxide

экспериментальных данных; С. А. Беляков проводил

fuel cell applications // Int. J. Hydrogen Energy. 2012.

дилатометрические изменения, обработку и анализ

V. 37. N 4. P. 3883-3889.

экспериментальных данных; А. В. Кузьмин планиро-

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2011.04.104

вал эксперимент и работал над текстом статьи.

[8] Kaur G. Solid oxide fuel cell components. Cham:

Springer Int. Publ., 2016. Р. 222.

Информация об авторах

https://doi.org/10.1007/978-3-319-25598-9

[9] Sabato A. G., Chrysanthou A., Salvo M., Cempura G.,

Кузьмин Антон Валериевич, к.х.н.,

Smeacetto F. Interface stability between bare, MnCo

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0700-662X

spinel coated AISI 441 stainless steel and a diopside-

Крайнова Дарья Андреевна,

based glass-ceramic sealant // Int. J. Hydrogen

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0886-3885

Energy. 2018. V. 43. N 3. P. 1824-1834.

Саетова Наиля Саетовна, к.х.н.,

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.11.150

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0721-3944

[10]

Smeacetto F., Chrysanthou A., Moskalewicz T.,

Фарленков Андрей Сергеевич, к.х.н.,

Salvo M. Thermal cycling of Crofer22APU-sealant-

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5507-7783

anode supported electrolyte joined structures for

Беляков Семен Александрович,

planar SOFCs up to 3000 h // Mater. Lett. 2013.

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9237-8307

V. 111. P. 143-146.

https://doi.org/10.1016/j.matlet.2013.08.025

[11]

Chou Y. S., Stevenson J. W., Singh P. Effect of

Список литературы

aluminizing of Cr-containing ferritic alloys on the seal

[1] Irshad M., Siraj K., Raza R., Ali A., Tiwari P., Zhu B.,

strength of a novel high-temperature solid oxide fuel

Rafique A., Ali A., Kaleem Ullah M., Usman A. A brief

cell sealing glass // J. Power Sources. 2008. V. 185.

description of high temperature solid oxide fuel cellʹs

N 2. P. 1001-1008.

operation, materials, design, fabrication technologies

https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2008.09.004

and performance // Appl. Sci. 2016. V. 6. N 3. 75.

[12]

Chen S., Lin J., Yang H., Tang D., Zhang T. Controlling

https://doi.org/10.3390/app6030075

the redox reaction at the interface between sealing

[2] Mahato N., Banerjee A., Gupta A., Omar S., Balani K.

glasses and Cr-containing interconnect: Effect of

Progress in material selection for solid oxide fuel cell

competitive reaction // J. Power Sources. 2014. V. 267.

technology: A review // Progr. Mater. Sci. 2015. V. 72.

P. 753-759.

P. 141-337.

https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2014.06.004

https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2015.01.001

[13]

Zhang Q., Fang L., Shen J., Pascual M. J., Zhang T.

[3] Hwang K. J., Shin M., Lee M. H., Lee H., Oh M. Y.,

Tuning the interfacial reaction between bismuth-

Shin T. H. Investigation on the phase stability of yttria-

containing sealing glasses and Cr-containing

stabilized zirconia electrolytes for high-temperature

interconnect: Effect of ZnO // J. Am. Ceram. Soc.

electrochemical application // Ceram. Int. 2019. V. 45.

2015. V. 98. N 12. P. 3797-3806.

N 7. P. 9462-9467.

https://doi.org/10.1111/jace.13779

https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.09.026

[14]

Zhang Q., Du X., Tan S., Tang D., Chen K., Zhang T.

[4] Goel A., Pascual M. J., Ferreira J. M. Stable glass-

Effect of Nb₂O₅ doping on improving the thermo-

ceramic sealants for solid oxide fuel cells: Influence of

mechanical stability of sealing interfaces for solid

Bi₂O₃ doping // Int. J. Hydrogen Energy. 2010. V. 35.

oxide fuel cells // Sci. Rep-UK. 2017. V. 7. N 1. ID

N 13. P. 6911-6923.

5355. https://doi.org/10.1038/s41598-017-05725-y

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.04.106

[15]

Zhang S., Zhang Y., Qu Z. Effect of soluble Cr₂O₃ on

[5] Yang Z., Stevenson J. W., Meinhardt K. D. Chemical

the silicate network, crystallization kinetics, mineral

interactions of barium-calcium-aluminosilicate-based

phase, microstructure of CaO-MgO-SiO₂-(Na₂O)

Влияние добавок оксида хрома на стабильность стеклокерамических герметиков...

345

glass ceramics with different CaO/MgO ratio // Ceram.

Zhang X., Jiang S. Влияние оксида церия на свой-

Int. 2019. V. 45. N 9. P. 11216-11225.

ства стеклокерамических герметиков для твердоок-

https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.02.106

сидных топливных элементов // ЖПХ. 2017. Т. 90.

[16]

Krainova D. A., Saetova N. S., Kuzmin A. V.,

№ 8. С. 1047-1053 [Krainova D. A., Zharkinova S. T.,

Raskovalov A. A., Eremin V. A., Ananyev M. V.,

Saetova N. S., Raskovalov A. A., Kuzʹmin A. V.,

Steinberger-Wilckens R. Non-crystallising glass

Eremin V. A., Sherstobitova E. A., Pershina S. V.,

sealants for SOFC: Effect of Y₂O₃ addition // Ceram.

Dyadenko M. V., Zhang X., Jiang S. Influence of

Int. 2020. V. 46 N 4. P. 5193-5200.

cerium oxide on properties of glass-ceramic sealants

https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.10.266

for solid oxide fuel cells // Russ. J. Appl. Chem. 2017.

[17]

Saetova N. S., Krainova D. A., Kuzmin A. V.,

V. 90. N 8. P. 1278-1284.

Raskovalov A. A., Zharkinova S. T., Porotnikova N. M.,

https://doi.org/10.1134/S1070427217080146 ].

Farlenkov A. S., Moskalenko N. I., Ananyev M. V.,

[20] Goswami M., Kumar R., Patil A. S., Sahu A. K.,

Dyadenko M. V., Ghosh S. Alumina-silica glass-

Kothiyal G. P. Effect of Cr₂O₃ on solubility and

ceramic sealants for tubular solid oxide fuel cells // J.

thermo-physical properties of BaO-CaO-Al₂O₃-

Mater. Sci. 2019. V. 54. N 6. P. 4532-4545.

B₂O₃-SiO₂ glass system // AIP Conf. Proc. 2012.

https://doi.org/10.1007/s10853-018-3181-8

V. 1447. N 1. P. 609-610.

[18]

Barbieri L., Leonelli C., Manfredini T., Pellacani G. C.,

https://doi.org/10.1063/1.4710151

Siligardi C., Tondello E., Bertoncello R. Solubility,

[21] Goel A., Tulyaganov D. U., Kharton V. V.,

reactivity and nucleation effect of Cr₂O₃ in the CaO-

Yaremchenko A. A., Ferreira J. M. The effect of Cr₂O₃

MgO-Al₂O₃-SiO₂ glassy system // J. Mater. Sci.

addition on crystallization and properties of La₂O₃-

1994. V. 29. N 23. P. 6273-6280.

containing diopside glass-ceramics // Acta Mater.

https://doi.org/10.1007/BF00354571

2008. V. 56. N 13. P. 3065-3076.

[19]

Крайнова Д. А., Жаркинова С. Т., Саетова Н. С.,

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2008.02.036

Расковалов А. А., Кузьмин А. В., Еремин В. А., Шер-

стобитова Е. А., Першина С. В., Дяденко М. В.,