17637

17637

بررسي پارامترهاي موثر در پوشش دهي الكتروليت YSZ بر كامپوزيت NiO-YSZ به روش رسوب دهي الكتروفورتيك (EPD) جهت كاربرد در پيل سوختي اكسيد جامد (SOFCs)

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

خرداد 1396

دكتر محمد شاهميري - دكتر امير مقصودي پور

دكتر فرهاد گلستاني فرد

مواد و متالوژي

در پژوهش حاضر عوامل مؤثر بر خواص لايه ‌نازكي از YSZ بر كامپوزيت NiO-YSZ كه به روش رسوب‌دهي الكتروفورتيك پوشش داده ‌شده بود، مورد بررسي قرار گرفت. اين پروژه سعي كرد كه سه گروه از عوامل تأثيرگذار بر لايه نشست الكتروليت YSZ مورد تحقيق قرار دهد. در گروه نخست، عوامل مؤثر بر سينترپذيري، ريزساختار و تخلخل كامپوزيت NiO-YSZ مانند دما، اثر فشار پرس و نيز اثر رسانايي زير لايه بررسي شد. در گروه دوم، اثر متغيرهاي مؤثر مربوط به آماده‌سازي سوسپانسيون YSZ مانند پايداري سوسپانسيون، پتانسيل زتا، غلظت جامد در سوسپانسيون، غلظت پراكنده ساز، رسانايي سوسپانسيون، pH و پيرسازي سوسپانسيون مورد بررسي قرار گرفت. در گروه سوم، اثر متغيرهاي مؤثر مربوط به فرآيند رسوب‌دهي الكتروفورتيك بر خواص لايه YSZ مانند فاصله آند تا كاتد، ولتاژ اعمالي، پهناي پالس، زمان رسوب‌دهي كل و سيكل كاري مورد بررسي قرار گرفته است. پس از رسوب‌گذاري الكتروفورتيك پودر YSZ بر زير لايه NiO-YSZ، نيم ‌پيل ساخته ‌شده در دماي بالا جهت ايجاد چسبندگي با كامپوزيت NiO-YSZ و چگالش مناسب آن سينتر شد. در نهايت با استفاده از مشاهدات ميكروسكوپ هاي نوري، الكتروني روبشي (SEM)، اندازه‌گيري دقيق وزن رسوب، چسبندگي لايه الكتروليت YSZ به زير لايه NiO-YSZ، توسط ميكرو سختي سنجي و جهت بررسي زبري سطحي توسط ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM)، بهينه ‌سازي اكثر متغيرهاي ذكرشده انجام گرفت. در اين پژوهش، جهت ساخت زير لايه، پودر هاي YSZ و NiO به ترتيب با نسبت وزني60:40 مخلوط شد و% wt10 پودرها نشاسته به مخلوط حاصله اضافه شد سپس در فشار پرس 50 بار و در دماي 1200 درجه سانتي‌گراد به مدت 3 ساعت پيش پخت گرديده است. سوسپانسيون مناسب با غلظت YSZ، g/L10 و غلظت پراكنده ساز يد g/L5/0 در اتانول آماده‌سازي شده است. فاصله آند تا كاتد، ولتاژ، پهناي پالس، زمان كل رسوب‌دهي و سيكل كاري به ترتيب mm5، V35، ms1،min6 و 50% تعيين گرديد. شرايط سينتر نهايي در دماي 1350 درجه سانتي‌گراد به مدت 4 ساعت حاصل شد كه لايه ‌نازكي از YSZ با روش رسوب دهي الكتروفورتيك ولتاژ ثابت پالسي نسبت به DC به‌صورت يكنواخت و چگال بر سطح زير لايه NiO-YSZ شكل مي‌گيرد.

1396/04/27

6/23/2018 12:00:00 AM

In the present research , some effective parameters on the properties of YSZ thin layer deposited on NiO-YSZ composite using electrophoretic deposition technique was investigated. An effect was made to study on three set of effective parameters on YSZ electrolyte deposition layer. In the first set, effective parameters on sintering, microstructure and NiO-YSZ composite porosity, The press pressure and also conductivity of substrate material was investigated. In the second set , The stability suspension, Zeta potential, solid concentration in suspension, concentration of dispersent, conductivity of suspension, pH and suspension aging were also studied. Finally In the third set, of parameters The electrophoretic deposition process on the properties of YSZ layer, anode-cathode distance, applied voltage, pulse width, deposition time and duty cycle have been investigated. In order to study The Adhesion of YSZ to NiO-YSZ composite, half cell waz prepared at The elevated temperature. Electron and optical microscopic was enployed to characterize The change observed during The course of The present work. In this research, in order to make a substrate, YSZ:NiO powders with a weight ratio of 60:40 was mixed and starch was Then added by 10%wt of powders, then pre-sintered at a pressure of 50 bar and a temperature of 1200 oC for 3 hours. Proper suspension with YSZ concentration of 10 g/L and iodine dispersive concentration of 0.5 g/L was prepared in ethanol. Anode-cathode distance, voltage, pulse width, total deposition time and duty cycle were determined, at 5 mm, 35 V, 1 ms, 6 min and 50% respectively. Final sintering conditions was carried out 1350 oC and for 4 hour which a thin layer of YSZ forms uniformly and densely on a substrate of NiO-YSZ.