10511

10511

بهبود عملكرد راه اندازي پيل سوختي اكسيد جامد

دكتري

مكانيك - ساخت و توليد

تير ماه 1391

تير ماه 1391

دكتر امين ميراحمدي

دكتر نوروز محمد نوري

در پژوهش حاضر، لايه الكتروليت سلول سوختي اكسيد جامد، به ضخامت 2/0 ميليمتر با روش پلاسما اسپري اتمسفري پودر اكسيد زيركنيم پايدار شده با اكسيد اتريم، بعلاوه فرآيند متراكم سازي نهايي از طريق نفوذ دادن محلول نيترات زيركنيم و نيترات اتريم ايجاد شد. سه مرحله اشباع سازي سطح الكتروليت با محلول نيترات و عمليات حرارتي در دماي 450 درجه سانتيگراد بمدت نيم ساعت پس از هر مرحله، ضريب نفوذ گاز در الكتروليت را به 〖"10 × 5/3" 〗^"13-" m^4 N^(-1) s^(-1) كاهش داد و ريسك اتصال كوتاه شدن الكترودهاي طرفين را حذف نمود. در فرآيند اسپري حرارتي شعله¬اي پودر نيكل به ابعاد mµ 90-45 ، فاصله اسپري¬ 25 سانتيمتر و نرخ تغذيه پودر 50 گرم در دقيقه، لايه آند به ضخامت mm 8/0 و تخلخل 43% را نتيجه داد. لايه كاتد به ضخامت mm 15/0 به¬روش پلاسما اسپري محلول ايجاد شد. پارامترهاي توان پلاسما kW 22 و فاصله اسپري cm 15 ، تخلخل 35% را در اين لايه حاصل نمود. آزمايش¬¬هاي پيش گرم سلول¬ها تا دماي 800 درجه با هواي گرم 900 درجه سانتيگراد، بر روي سه معماري ساخته شده: سلول ديسكي با ساپرت محيطي فلزي، مجتمع سلول¬هاي¬ صفحه¬اي و سلول لوله¬اي، بترتيب زمان¬هاي راه اندازي 53، 76 و 107 ثانيه را نتيجه دادند. براي سلول لوله¬اي چهار روش گرمايش با گاز داغ 900 درجه سانتيگراد، گرمايش القايي، هيبريد دو مرحله¬اي (گازي و سپس گازي + القايي) و هيبريد همزمان گازي و القايي آزمايش شد كه بترتيب زمان¬هاي 107، 31، 51 و 22 ثانيه براي رسيدن مركز هندسي سلول به دماي 800 درجه سانتيگراد، ثبت گرديد. براي مجتمع سلول¬هاي صفحه¬اي، فرآيند پيش گرمايش القايي در ابتدا و سپس احتراق در محيط متخلخل بعلاوه گرمايش القايي در دماهاي بالاتر زمان راه اندازي 63 ثانيه را نتيجه داد. همچنين سلول¬هاي لوله¬اي و مجتمع سلول¬هاي صفحه¬اي بدون ايجاد ترك يا جدايش لايه¬ها، سيكل حرارتي گرمايش تا دماي 800 درجه سانتيگراد و خنك كاري سريع با هواي فشرده را بترتيب با نرخ¬هاي 30 و 20 درجه سانتيگراد در ثانيه تا 200 مرتبه بدون خرابي تحمل نمودند. تست¬هاي عملكرد تحت بار الكتريكي 200 ميلي آمپر بر سانتيمتر مربع در دماي 850 درجه سانتيگراد، بترتيب براي سوخت بوتان و هيدروژن ولتاژهاي 3/0 و 35/0 ولت را براي سلول اكسيد جامد لوله¬اي و 65/0 و 72/0 ولت را براي مجتمع دو سلولي صفحه¬اي نتيجه دادند. واژه‌هاي كليدي: سلول سوختي اكسيد جامد، راه اندازي، شوك حرارتي، پلاسما اسپري، گرمايش القايي