14555

بررسي انواع كاتد هاي پروسكايت براي پيل سوختي اكسيد جامد

1400

دكتر مهدي داراب_ركتر حميدرضا رضايي

پيل سوختي اكسيد جامد از پيشنهادهاي جايگزين تأمين انرژي موردنياز براي جوامع آينده است كه مزاياي زيادي را در برابر انرژي‌هاي تجديدناپذير داراست. كاتد پيل سوختي، به دليل آهستگي سينتيك واكنشش، موردتوجه مطالعات قرار گرفته است. پروسكايتBa0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3 كه يكي از نامزدهاي كاتد در اين پيل است، خواص ايده‌آلي را براي دماهاي عملياتي مياني و بالا از خود نشان مي‌دهد. براي بالابردن نرخ واكنش احياي يون اكسيژن، افزايش بهره وري پيل، بهبود پايداري ساختار وكاهش قيمت كاتد، راهكارهاي مختلفي وجود دارد كه يكي از آنها استفاده از افزودني‌هايي در ساختار كاتد است. در اين پژوهش براي بررسي اثر افزودني Zn ، مقادير بهينه 04/0 و 06/0 درصد مولي، يكبار در سايتB (Ba0.5Sr0.5(Co0.8Fe0.2)1-xZnxO3) و يك‌بار به‌جاي كبالت (Ba0.5Sr0.5Co0.8-XZnxFe0.2O3) دوپ شده و براي سنتز آن از روش سل ژل پاچيني استفاده گرديده است. با كمك‌گرفتن از آناليز تجزيه حرارتي و كلسينه كردن نمونه‌ها در دو دماي 950 و 1100 درجه سانتي‌گراد، دماي مناسب كلسيناسيون براي رسيدن به تركيب تك‌فاز تعيين گرديد؛ سپس توسط آناليز پراش پرتو ايكس مشخصه‌يابي فازي صورت گرفت كه نتايج به‌دست‌آمده تركيب تك‌فاز با ساختار پروسكايت مكعبي دلخواه را نمايش داد. با مقايسه الگوهاي پراش و حجم سلول‌هاي واحد، مشخص شد افزايش مقدار روي منجر به انبساط بيشتر شبكه شده است. به‌منظور بررسي استوكيومتري تركيب سنتز شده و بررسي توزيع عنصري در نمونه نيز از آناليز EDS و MAP كمك گرفته شد، نهايتاً مطالعات ريزساختاري و تعيين اندازه دانه نمونه‌ها و مقايسه مورفولوژي دانه‌ها توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي مطالعه و بررسي گرديد. در اين بررسي‌ها ريزساختار نمونه‌هاي دوپ شده داراي سطح ويژه بالا و ساختار لايه‌اي بوده است و با افزايش درصد روي اندازه دانه‌ها كاهش‌يافته است. در نمونه 0.04 درصد مولي روي دوپ شده به‌جاي كبالت، ريزساختار آن ايزوتروپ رشته‌اي ايجاد شده كه خواص مناسبي را براي انتقال و نفوذ و احيا اكسيژن در كاتد ايجاد مي‌كند. در نهايت مي‌توان گفت نمونه 0.04 و 0.06 درصد مولي روي دوپ شده در سايتB، با ساختار پروسكايت مكعبي تك‌فاز و ريزساختار لايه‌اي، انتخاب مناسبي براي كاتد پيل سوختي اكسيد جامد است. نمونه 0.04 درصد مولي روي دوپ شده به‌جاي كبالت نيز ريزساختار و ساختاري مطابق با خواص مدنظر كاتد دارد. باتوجه‌به اندازه ذرات سنتز شده و ريزساختار موردنياز مي‌توان يكي از اين سه گزينه را براي دوپ بهينه كاتد، جهت پايداري ساختاري، كاهش قيمت، بهبود هدايت يوني و افزايش تهي جاي‌ها و در نتيجه بهبود عملكرد كاتد، انتخاب كرد.

9/5/2022 12:00:00 AM

86056

1403/11/30

Studding different types of perovskite cathodes for solid oxide fuel cells

كاتد , پيل سوختي اكسيد جامد , انرژي هاي تجديد پذير

Cathode , Sofc fuel cell , Renewable energies