شماره ركورد
34691
پديد آورنده
مريم اكبري اقدم اردكلو
عنوان
سنتز همرسوبي و مشخصه¬يابي كاتدي LCF نانوساختار با قابليت استفاده در پيل سوختي اكسيد جامد
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/08/26
استاد راهنما
دكتر مهدي داراب، دكتر روح اله عشيري
استاد مشاور
دكتر محمد گل محمد
دانشكده
مهندسي مواد و متالورژي
چكيده
پيلهاي سوختي اكسيد جامد بهدليل راندمان بالا و آلودگي كم، از فناوريهاي نوين توليد انرژي الكتريكي محسوب ميشوند. عملكرد اين پيلها به انتخاب مواد كاتدي با پايداري حرارتي، شيميايي و الكتروشيميايي مناسب وابسته است. در ميان تركيبات پروسكايتي، لانتانيم فريت¬ها مانند La0.65Ca0.35FeO3-δ به¬دليل حذف عناصر گرانقيمتي چون كبالت و ويژگيهاي ساختاري مطلوب، گزينهاي اميدبخش براي كاتد SOFC هستند. در اين پژوهش، پودر LCF به روش همرسوبي سنتز و پس از بهينهسازي حرارتي مشخص شد كه دماي ℃700 به مدت دو ساعت كمترين دما و زمان كلسينه براي تشكيل فاز پروسكايتي خالص است. پس از تعيين شرايط بهينه عناصر Sr و Ni بهترتيب در جايگاههاي La و Fe جانشين شدند تا تأثير آنها بر ساختار، مورفولوژي و رفتار الكتروشيميايي بررسي شود. از زيركونياي پايدارشده با ايتريا (YSZ) بهعنوان الكتروليت و از اكسيد سرياي دوپشده با گادولينيوم (GDC) بهعنوان لايه بافر جهت جلوگيري از واكنشهاي ناخواسته استفاده گرديد. نمونهها با استفاده از آزمونهاي گوناگون از جمله STA، XRD، FT-IR، FE-SEM، EDS، Map و TEC مورد ارزيابي قرار گرفتند. نتايج آزمون XRD نشان داد كه نمونههاي LCF از دماي ℃700 به بالا، فاز پروسكايتي خالص را تشكيل دادهاند. همچنين نمونههاي دوپشدهي LCFN و LCSFN نيز داراي پيكهاي فاز خالص بودند، هرچند در نمونهي دوپشده با استرانسيوم، حضور مقدار اندكي فاز ثانويه La2O3 مشاهده شد. بررسيهاي ميكروسكوپي نشان داد افزودن نيكل موجب كاهش ميانگين اندازه ذرات از حدود nm57/26 در نمونه پايه LCFبه nm03/24 گرديد. در حاليكه افزودن استرانسيوم نيز ميانگين اندازه ذرات را تا nm68/24 كاهش داد، اما اثر آن كمتر از نيكل بود. آزمون طيفسنجي امپدانس الكتروشيميايي در بازهي دمايي ℃650 تا ℃800 براي نمونههايLCF، LCSF، LCFN وLCSFN انجام شد. نتايج EIS بيانگر آن بود كه نمونهي LCF در بين نمونه¬هاي حاضر كمترين مقاومت پلاريزاسيون برابر با Ω·cm² 189/2 را دردماي ℃800 از خود نشان داد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/02
عنوان به انگليسي
Synthesis via Co-precipitation and Cathodic Characterization of Nanostructured LCF for Application in Solid Oxide Fuel Cells
تاريخ بهره برداري
4/21/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مريم اكبري اقدم اردكلو
چكيده به لاتين
Solid oxide fuel cells (SOFCs) are considered a promising next-generation technology for electricity generation due to their high efficiency and low environmental impact. The performance of these cells strongly depends on the selection of cathode materials with appropriate thermal, chemical, and electrochemical stability. Among perovskite compounds, lanthanum ferrites such as La₀.₆₅Ca₀.₃₅FeO₃-δ are promising candidates for SOFC cathodes due to the elimination of expensive elements like cobalt and their favorable structural properties. In this study, LCF powder was synthesized via a co-precipitation method, and thermal optimization revealed that calcination at 700 °C for 2 hours represents the minimum temperature and duration required to form a pure perovskite phase. Following the determination of the optimal conditions, Sr and Ni were substituted at the La and Fe sites, respectively, to investigate their effects on the structural, morphological, and electrochemical behavior of the material. Yttria-stabilized zirconia (YSZ) was used as the electrolyte, while gadolinium-doped ceria (GDC) served as a buffer layer to prevent undesirable reactions. The samples were characterized using various techniques, including STA, XRD, FT-IR, FE-SEM, EDS, elemental mapping, and TEC measurements. XRD results indicated that LCF samples calcined at temperatures ≥700 °C formed a pure perovskite phase. Similarly, the doped samples LCFN and LCSFN exhibited peaks corresponding to the pure perovskite phase, whereas a small amount of secondary La₂O₃ phase was observed in the Sr-doped sample. Microscopic analysis showed that Ni doping reduced the average particle size from approximately 26.57 nm in the pristine LCF to 24.03 nm and increased the porosity compared to the undoped sample. Sr doping also decreased the average particle size to 24.68 nm, albeit to a lesser extent than Ni. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was performed in the temperature range of 650–800 °C for LCF, LCSF, LCFN, and LCSFN samples. The results indicated that the pristine LCF sample exhibited the lowest polarization resistance among all samples, with a value of 2.189 Ω·cm² at 800 °C.
كليدواژه هاي فارسي
واژههاي كليدي: پيل سوختي اكسيد جامد، La0.65Ca0.35FeO3-δ، همرسوبي، دوپينگ نيكل، دوپينگ استرانسيوم، مقاومت پلاريزاسيون.
كليدواژه هاي لاتين
: Solid oxide fuel cell, La0.65Ca0.35FeO3-δ, Co-precipitation, nickel doping, strontium doping, polarization resistance.
Author
Maryam Akbari Aghdam Ordaklou
SuperVisor
Dr. Mahdi Darab & Dr. Rouholah Ashiri