17578

17578

مطالعه و ارزيابي تجربي شرايط زينترينگ صفحات پيل سوختي اكسيد جامد

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

بهمن 1395

دكتر نوروز محمد نوري

مكانيك

در اين پايان‌نامه ابتدا مواد مورداستفاده در لايه‌هاي پيل سوختي اكسيد جامد با روش سنتز احتراقي به كمك ماكروويو ستنزشده و سپس سه لايه اصلي پيل با استفاده از روش‌هاي مرسوم ساخت سراميكي، توليد شدند. پودر ، به‌عنوان ماده مورداستفاده در آند، با روش سنتز احتراقي به كمك ماكروويو سنتزشده و كل فرايند به صورتي تنظيم شد كه درصد وزني و در آن برابر باشد. پودر ، به‌عنوان ماده مورداستفاده در الكتروليت، با روش سنتز احتراقي به كمك ماكروويو سنتزشده و كل فرايند به صورتي تنظيم شد كه در آن اكسيد زيركونيا با 8% مولي ايتريم پايدار شده باشد. پودر ، به‌عنوان ماده مورداستفاده در كاتد، با روش سنتز احتراقي به كمك ماكروويو سنتزشده و كل فرايند به صورتي تنظيم شد كه در آن تركيب وزني و به‌صورت 40 به 60 باشد. بعد از سنتز هركدام از اين مواد، كيفيت و صحت فرايند سنتز با انجام آزمايش‌هاي ارزيابي شده و در صورت لزوم فرايند سنتز تكرار شد. بعد از سنتز مواد، قرص سبز آند از جنس با فشار 1400 در قالبي به قطر 4 متراكم شده و سپس در دماي 1150 زينتر شد. ضخامت لايه حدود 1 بوده و استحكام كافي جهت اعمال بقيه لايه‌ها را داشت. لايه الكتروليت از جنس روي قرص آند به‌صورت لايه‌اي نازك اعمال‌شده و در دماي 1400 زينتر شد. با استفاده از وزنه‌اي مناسب، از اعوجاج كل مجموعه جلوگيري به عمل آمده و لايه الكتروليت چگال و بدون تخلخل ساخته شد. ضخامت لايه الكتروليت حدود 5 اندازه‌گيري شد. لايه كاتد از جنس با استفاده از روش چاپ سيلك روي الكتروليت چاپ شده و در دماي 1200 زينتر شد. ضخامت لايه كاتد حدود 10 اندازه‌گيري شد. كل سه لايه بدون اعوجاج و با قطر تقريبي 1/3 ساخته شد.

1396/04/11

1/1/1900 12:00:00 AM

Solid oxide fuel cell (SOFC) is an energy conversion device that converts gas into electricity directly. The components consist of anode, electrolyte and cathode which have different properties and operate at high temperatures up to 1000 °C. SOFC requires a thin, robust, porous anode, dense electrolyte and porous cathode. Manufacturing of single cell using low compaction value and high diameter to thickness ratio is yet to be developed. The challenge of the higher diameter to thickness ratio is inhomogeneous density distribution which causes cracks during sintering. This research investigates the manufacturing of single cell using low compaction and high diameter to thickness ratio. Initially the anode was produced using ultrasonic (U/S) process and ball mill (BM) process. The materials for single cell are NiO/YSZ, YSZ, LSM/YSZ as anode, electrolyte and cathode, respectively. The cornstarch is used to create anode porosity while the material binder of the powder is polyvinyl butyral (PVB) to increase green compact strength. The consolidation of anode was done using a low compaction load of 16 MPa with a diameter of 40 mm. The electrolyte and layer were coated using dip coating technique and the cathode layer was manufactured using screen printing process. The sintering for single cell used a three step air sintering. The results demonstrated that the thin SOFC single cell was successfully obtained. The anode has a thickness of 1000 µm and the distribution of thickness for the electrolyte, and cathode were 5 µm and 10 µm. The cell diameter obtained was 36 mm.