16960

ساختار ، خواص و كاربرد پروسكايت¬هاي مبتني بر آهن و كبالت در الكترود¬هاي پيل سوختي اكسيد جامد

1400

دكتر حسين سرپولكي_ دكتر مهدي داراب

دكتر محمد گل محمد

پيل¬هاي سوختي اكسيد جامد گزينه ي مناسبي براي مقابله با نياز به دستگاه هاي تبديل انرژي پايدار و كارآمد هستند . اما دماي عملياتي فعلي sofc ها چالش هايي را ايجاد كرده است . تجاري سازي فناوري sofc به دليل دماي عملياتي نسبتا بالاي 700_1000درجه سانتي گراد مختل شده است . اين محدوده¬ي دمايي بالا منجر به لزوم استفاده از اجزاي گران قيمت سلول¬هاي سوختي ، هزينه هاي بالاي كارخانه ، چرخه ي راه اندازي و خاموش شدن كند و تخريب مكانيكي الكترود و الكتروليت و دوام ضعيف مي¬شود . بنابراين كاهش دماي دماي عملياتي sofc ها براي كاهش هزينه و بهره برداري طولاني مدت بدون تخريب و همچنين تجاري سازي سيستم هاي sofc بسيار مهم است ؛ كاهش دما همچنين به كاهش زمان و صرفه جويي در انرژي مورد نياز براي راه اندازي سيستم كمك مي¬كند . جداي از دماي كار پايين ، عملكرد بالا به همراه حجم كم يكي ديگر از نياز هاي sofc ها است. در نتيجه توسعه پيل¬هاي سوختي اكسيد جامد با دماي پايين يا متوسط ( با دماي عملياتي 500_750 ( بسيار مورد نظر مي¬باشد . يكي از راه هاي دستيابي به اين شرايط ، توسعه كاتد¬¬هايي است كه مي¬توانند با عملكرد بالا در دماهاي پايين 500_600 درجه سانتي گراد عمل كنند. براي اينكه مواد براي كاتد پيل سوختي اكسيد جامد واجد شرايط باشند خواص متفاوتي لازم مي¬باشد ؛ بنابراين تجزيه و تحليل و بررسي براساس پارامتر هاي فرآيند و تاثير آنها بر هدايت الكتريكي ، خواص الكتروشيميايي ، ضريب انبساط حراراتي و خواص مكانيكي مواد مختلف كاتدي انجام مي¬شود . چقرمگي شكست و سختي در هنگام تجزيه و تحليل خواص مكانيكي مورد توجه بوده است. انتخاب تركيب اوليه ، مواد ناخالص و ظرفيت آنها نقش حياتي در تعيين خواص ذكر شده در مواد كاتدي دارد . مواد آند نيز بايد الزامات خاصي را برآورده كند ، بايد داراي رسانايي الكترونيكي بالا و فعاليت الكترو كاتاليزوري كافي براي واكنش هاي اكسيداسيون سوخت باشد. ضروري است كه ماده آند هم از نظر شيميايي و هم از نظر حرارتي با ساير قسمت هاي سلول سازگار باشد. به خصوص، تطابق ضريب انبساط حرارتي (TEC) در بين اجزاي مجاور، يك ملاحظات كليدي در هنگام انتخاب مواد براي sofc ها است. در اين بحث به بررسي پژوهش هاي صورت گرفته در مورد مواد پروسكايت مبتني بر كبالت (يا بدون كبالت) و پروسكايت هاي بر پايه ي آهن پرداخته شده است . از بررسي¬هاي صورت گرفته در مورد مواد پروسكايت مبتني بر كبالت ،اين مواد فعاليت الكتروكاتاليستي بالايي براي كاهش اكسيژن و رسانايي بالاتري نسبت به مواد بدون كبالت دارند ، درحاليكه تركيبات بدون كبالت مقرون به صرفه هستند و داراي ضريب انبساط حرارتي قابل مقايسه با ساير اجزاي سلول¬هاي سوختي اكسيد جامد هستند . پروسكايت¬هاي مبتني بر فريت نيز ممكن است اميدواركننده¬ترين مواد براي الكترودهاي sofc باشند. با اين حال عملكرد الكتروشيميايي اين مواد در مقايسه با كبالتات¬ها نسبتا پايين مي¬باشد و علاوه بر اين بدتر شدن عملكرد آنها با گذشت زمان در عمليات رضايت بخش نيست .

9/6/2022 12:00:00 AM

89977

1405/01/18