10509

10509

تدوين دانش فني توليد پيل سوختي كربنات مذاب

دكتري

مكانيك - ساخت و توليد

تير ماه 1391

تير ماه 1391

دكتر امين مير احمدي

دكتر نوروز محمد نوري

در پژوهش حاضر، ساخت نمونه ي سلول سوخت كربنات مذاب با معماري¬هاي ديسكي با ساپرت فلزي محيطي و صفحه¬اي يكپارچه بررسي شده است. روش برش كاري بلوك سراميكي متخلخل و اصلاح آن به كمك اشباع سازي ناحيه¬اي سطح ورقه¬هاي بريده شده با دوغاب آلومينا و سپس زينترينگ تخلخل سطحي 41% ، استحكام بهبود يافته براي ادامه فرآيند و توزيع يكنواخت ابعاد تخلخل mµ 0/3-7/0 را نتيجه داد. در ماتريس ورقه برشكاري شده از بلوك سراميكي متخلخل ميزان تبخير نمك كربنات در آزمايش دوام براي مدت 100 ساعت در شرايط 650 درجه سانتيگراد، در نمونه¬هايي به ابعاد 65×123×4 ميليمتر، از 5/3 گرم در ورقه بريده شده بدون اشباع سازي سطح به 1/2 گرم پس از انجام اشباع سازي با دوغاب آلومينا كاهش يافت. براي ساخت سلول¬هاي ديسكي با ساپرت فلزي، ماتريس لازم بروش اسپري حرارتي شعله¬اي پودر آلومينا با 13% وزني اكسيد توريم با تخلخل 38 درصد حاصل گشت. براي ساخت لايه آند سلول از پودر نيكل و روش اسپري حرارتي شعله¬اي استفاده شد. با تنظيم فاصله اسپري¬ 25 سانتيمتر و نرخ تغذيه پودر 50 گرم در دقيقه، تخلخل 43 درصد حاصل گشت كه براي كاربرد آند مطلوب مي¬باشد. لايه كاتد با درصدهاي مختلف افزودني پودر فدا شونده گرافيت و روش رنگ آميزي و زينتر در محل ساخته شد و با 30% پودر گرافيت تخلخل 53% را نتيجه داد. آزمون¬هاي راه اندازي سلول¬هاي ساخته شده با گاز داغ 800 درجه سانتيگراد نشان مي دهد كه سلول ديسكي با ساپرت فلزي محيطي در مدت 33 ثانيه به دماي كاري 600 درجه سانتيگراد مي¬رسد، در حاليكه اين زمان براي سلول صفحه¬اي يكپارچه 63 ثانيه مي باشد. اين زمان براي راه اندازي استك شامل سلول¬هاي صفحه¬اي يكپارچه با روش القايي 34 ثانيه بود. نتايج تست دوام سلول¬ها پس از 200 ساعت در دماي 600 درجه سانتيگراد نشان دهنده 63% افت ولتاژ براي ماتريس بدون پوشش سطحي آلومينا در برابر افت 36% در حالت استفاده از پوشش آلومينا است. در تست¬هاي عملكرد تحت بار 150 ميلي آمپر بر سانتيمتر مربع با غلظت كم و زياد دي اكسيد كربن در كاتد، سلول¬هاي ساخته شده بترتيب ولتاژهاي 48/0 و 75/0 ولت با سوخت هيدروژن تحت فشار atm 25/0 ؛ ولتاژهاي 4/0 و 55/0 با سوخت بوتان تحت فشار atm 25/0 و نيز 44/0 و 62/0 ولت با سوخت بوتان تحت فشار atm 5/0 را نتيجه دادند. واژه‌هاي كليدي: پيل سوختي كربنات مذاب، روش دوغابي، اسپري حرارتي شعله¬اي، مديريت تخلخل