การทดสอบแก้วเชื่อมประสานในเซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์ของแข็งแบบแผ่น ในสภาวะเสมือนจริง

งานวิจัยนี??ศึกษาแก้วระบบแบเรียมบอโรซิลิเกตทั??งหมด 7 องค์ประกอบ คือ 1) แบเรียมบอ

โรซิลิเกต 2) แบเรียมซิงค์บอโรซิลิเกต 3) แบเรียมแคลเซียมบอโรซิลิเกต 4) แบเรียมสตรอนเชียม

บอโรซิลิเกต 5) แบเรียมซิงค์แคลเซียมบอโรซิลิเกต 6) แบเรียมซิงค์สตรอนเชียมบอโรซิลิเกต และ

7) แบเรียมแคลเซียมสตรอนเชียมบอโรซิลิเกต โดยศึกษาผลขององค์ประกอบทางเคมีต่อ

สัมประสิทธิ?? การขยายตัวทางความร้อนด้วยเครื??องไดลาโตมิเตอร์ ตรวจสอบและติดตามผลึกที??เกิด

ของแก้วเชื??อมประสานก่อนและหลังใช้งานด้วยเครื??องวิเคราะห์การเลี??ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ และ

ติดตามการเปลี??ยนแปลงบริเวณรอยต่อแก้วเชื??อมประสาน ด้วยเทคนิคกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

แบบส่องกราดกับรังสีเอ็กซ์สเปคโตรสโครปีแบบกระจายพลังงาน การเชื??อมต่อเซลล์จะเชื??อมต่อ

ระหว่างอิเล็กโทรไลต์ชนิดซีเรียเจือด้วยซามาเรียกับแก้ว และโลหะเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอริติกชนิด

Crofer 22 APU กับแก้ว ผลการทดลอง พบว่าการเติมแคลเซียมออกไซด์ สตรอนเชียมออกไซด์ และ

ซิงค์ออกไซด์ในแก้วแบเรียมบอโรซิลิเกต ส่งผลต่อการลดลงของค่าสัมประสิทธิ?? การขยายตัวทาง

ความร้อน เท่ากับ 9.68 9.84 และ 5.24 ? 10-6 ?C–1 ตามลำดับ ซึ??งการเติมซิงค์ออกไซด์ส่งผลเสียต่อ

การลดลงของค่าสัมประสิทธิ??การขยายตัวทางความร้อนของแก้วแบเรียมซิงค์บอโรซิลิเกตอย่างมาก

และจากการทดสอบแก้วเชื??อมประสานกับซีเรียเจือด้วยซามาเรียอิเล็กโทรไลต์ และโลหะเชื??อมต่อ

ชนิดเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอริติก Crofer 22 APU ภายหลังจากการทดสอบสภาวะการทำงานที??

อุณหภูมิ 800 ?C เป็นเวลา 50 ชั??วโมง พบว่า แก้วในระบบแบเรียมบอโรซิลิเกต แบเรียมสตรอนเชียม

บอโรซิลิเกต แบเรียมซิงค์แคลเซียมบอโรซิลิเกต และแบเรียมซิงค์แคลเซียมบอโรซิลิเกต เกิดการเชื??อมต่อที??ดีสภาพรอยต่อสมบูรณ์ และภายหลังการทดสอบการรั??วของแก๊สของแก้วแบเรียมซิงค์

สตรอนเชียมบอโรซิลิเกต อุณหภูมิ 700 ?C เป็นเวลา 9 ชั??วโมง ในสภาวะบรรยากาศไฮโดรเจนและ

ออกซิเจน พบว่ามีการเชื??อมต่อดี ไม่พบการแตกร้าวบริเวณรอยต่อ ดังนั??นมีความเป็นไปได้ที??จะนำ

แก้วเชื??อมประสานในระบบแบเรียมซิงค์สตรอนเชียม บอโรซิลิเกตมีความเหมาะสม สามารถ

นำไปใช้งานได้สำหรับเซลล์เชื??อเพลิงออกไซด์ของแข็งแบบแผ่นได้

Seven barium borosilicate glass samples have been investigated, in which their

composition are 1) barium borosilicate 2) barium zinc silicate 3) barium calcium silicate 4) barium

strontium silicate 5) barium zinc calcium silicate 6) barium zinc strontium silicate and 7) barium

calcium strontium silicate. The effect of ZnO, CaO and SrO additives on the coefficient of thermal

expansion (COE) by dilatometer has been studied. The amorphous and crystallinity of the samples

before and after use were investigated via both X-ray diffractometer. The sealing interface was

observed using scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy. The joined

Samaria doped yttria electrolyte (SDC)/glass-ceramic and the metallic interconnect (Crofer 22

APU)/glass-ceramic was tested at the SOFC working temperature of 800 ?C for 50 h. The results

showed that ZnO, CaO, and SrO affect the COE values, in which values are 5.24, 9.68, and

9.84 ? 10-6 ?C-1, respectively. ZnO showed a drawback effect on COE value in barium zinc

borosilicate. The joint interfaces between the glass sealants and Crofer 22 APU after crystallization

at 800 ?C for 50 h show the barium borosilicate, barium strontium borosilicate, barium zinc calcium

borosilicate, and barium zinc strontium borosilicate adhered well to SDC electrolyte and Crofer 22

APU metallic interconnect. After gas tightness of barium zinc strontium borosilicate at 700 ?C for

9 h in H2/O2 atmosphere showing good bonding, which no crack has been observed at interface.

Therefore, barium zinc strontium borosilicate is possibly suitable for working with Planar-SOFCs.