LaNi{{0}}.6Fe0.4O3 katodo kontaktinė medžiaga: manipuliavimas elektros laidumo savybėmis ir jo poveikis SOFC elektrocheminiam veikimui
Zhang Kun, WANG Yu, ZHU Tenglong, SUN Kaihua, HAN Minfang, ZHONG Qin. LaNi{{0}}.6Fe0.4O3 katodo kontaktinė medžiaga: manipuliavimas elektros laidumo savybėmis ir jo poveikis SOFC elektrocheminiam veikimui[J]. Neorganinių medžiagų žurnalas, DOI: 10.15541/jim20230353.
Katodo ir jungties kontaktų sąsajos schema
Plokščiojo kietojo oksido kuro elemento (SOFC) kamino surinkimo metu tiesioginis keraminio katodo ir metalinės jungties kontaktas yra prastas, o įtempis yra didelis. Nesunku sukurti didelę sąsajos kontaktų varžą, o tai savo ruožtu turi įtakos kamino veikimui ir stabilumui. Paprastai tarp katodo ir jungties pridedamas katodo kontaktinis sluoksnis, kad būtų pagerintas sąsajos kontaktas. LaNi{{0}}.6Fe0.4O3 (LNF) pasižymi dideliu elektros laidumu ir suderinamu šiluminio plėtimosi koeficientu su katodo ir jungties medžiagomis. Tai plačiai naudojama kontaktinio sluoksnio medžiaga plokščiame SOFC. Tačiau ilgą laiką eksploatuojant rietuves, LNF pasireiškia tokie reiškiniai kaip dalelių grubėjimas ir dideli paviršiaus pasipriešinimo pokyčiai, dėl kurių pažeidžiama kontaktinė sąsaja ir taip nukenčia kamino veikimas. Zhu Tenglong tyrimų grupė Nankino mokslo ir technologijos universitete naudojo du metodus, sauso presavimo granuliavimą ir aukštoje temperatūroje sukepinimą, kad paruoštų didelių dalelių LNF medžiagas, ir ištyrė paviršiaus atsparumo raidą esant dabartinei apkrovai ir jos įtaką SOFC elektrocheminėms savybėms. pavienių ląstelių.
LNF ASR raida, palyginti su laiku žemiau 750 laipsnių ir 1A/cm2, LNF SEM vaizdai prieš ir po ASR testo(a) Pradinis; b) Po bandymo
Tyrimai rodo. Palyginti su neapdorotu LNF-1, LNF-2 ir LNF-3, kuriems buvo atliktas sauso presavimo granuliavimas ir sukepinimas aukštoje temperatūroje, pradinis paviršiaus atsparumas yra mažesnis. Esant dabartinei apkrovai, mažų dalelių dydžio LNF dalelių dydis žymiai padidės. Nors LNF-2, granuliuotas sauso spaudimo būdu, yra didesnio dalelių dydžio, jis išlaiko geresnį sukepinimo aktyvumą, todėl jis taip pat rodo ryškesnį sukepinimo reiškinį esant dabartinei apkrovai, todėl sumažėja lakštų atsparumas. LNF-3, kuriam buvo atliktas aukštoje temperatūroje sukepinimas, iš esmės prarado sukepinimo aktyvumą, o jo dalelių dydis veikiant srovei mažai keičiasi, todėl jo paviršiaus atsparumas išlieka stabilus. Be to, didesnių dalelių LNF-2 ir LNF-3 pavienių elementų ominė varža yra mažesnė nei LNF-1, kuri yra susijusi su jų mažesniu kontaktinio komponento ploto atsparumu ir geresne katodo sąsajos kontaktas. Tuo pačiu metu tiek LNF-2, tiek LNF-3 pavienės ląstelės parodė mažesnį atsparumą poliarizacijai, o tai rodo, kad padidinus LNF dalelių dydį galima pagerinti deguonies perdavimą ir difuziją ore katodo pusėje. Atliekant kelis terminio ciklo eksperimentus, LNF-2 viena elementas pasižymėjo puikiomis pradinėmis elektrocheminėmis savybėmis, tačiau vis tiek išlaikė gerą sukepinimo aktyvumą dėl savo paties. Ilgai dirbant aukštoje temperatūroje ir atliekant daugybę elektrocheminių charakteristikų bandymų, jo dalelės labiau sutirštės, sukeldamos porų pažeidimus ir sąsajos lupimąsi, todėl labai susilpnėja vienos ląstelės veikimas. Priešingai, LNF-3 medžiagos, kurios buvo apdorotos aukštoje temperatūroje sukepinant, turi prastą sukepinimo aktyvumą ir gali išlaikyti gerą struktūrinį stabilumą per aukštos temperatūros šiluminius ciklus.
EIS spektrai (a) ir DRT pritaikymo grafikai (b) atskirų elementų, kai deguonies dalinis slėgis yra 2,1 × 104 ir 3 × 103 Pa, ir jų atitinkama ominė varža (c) ir poliarizacijos varža (d)
Šio straipsnio akcentai:
1. Palyginti su neapdorota LNF-1 medžiaga, dalelėmis valdomas LNF-2 ir LNF-3 gali sumažinti lakštų atsparumą. Kontaktinio komponento paviršiaus atsparumas gali greitai pasiekti pastovią būseną esant dabartinei apkrovai, o konstrukcija gali būti stabili ilgalaikės srovės apkrovos sąlygomis.
2. Didelio dalelių dydžio LNF kontaktinė medžiaga gali optimizuoti katodo sąsajos kontaktą, skatinti deguonies difuziją ir transportavimą katodo pusėje ir pagerinti vienos ląstelės išvesties našumą.
3. Sauso spaudimo granuliuota LNF medžiaga vis dar išlaiko tam tikrą sukepinimo aktyvumą, todėl blogas terminio ciklo stabilumas. Aukštos temperatūros sukepinimo išankstinis apdorojimas gali žymiai pagerinti LNF katodo kontaktinių medžiagų struktūrinį stabilumą terminio ciklo ir iškrovimo procesų metu.
Pavienių elementų katodinių kontaktinių sąsajų schemos ir SEM vaizdai po terminio ciklo
komentaras:
1. Šiame straipsnyje autorius tiria katodo kontaktinio mazgo paviršiaus varžos raidą dėl LNF medžiagos dalelių dydžio ir jos įtaką SOFC vieno elemento elektrocheminėms savybėms ir stabilumui. Nustatyta, kad padidinus dalelių dydį sukepinant aukštoje temperatūroje, sumažėja katodo kontaktinio mazgo lakšto varža. Kontaktinio komponento paviršiaus atsparumas gali greitai pasiekti pastovią būseną esant dabartinei apkrovai, o konstrukcija gali išlikti stabili ilgalaikės srovės apkrovos sąlygomis, o tai yra gera nuoroda gerinant SOFC veikimą.
2. Šis tyrimas orientuotas į faktinius mažos varžos ir didelio laidumo kontaktinių medžiagų poreikius kietojo oksido kuro elementų kaminams. Ištirtas LaNi0.6Fe0.4O3 dalelių dydžio kontrolės įtakos laidumui ir SOFC vienos ląstelės veikimui mechanizmas bei veikimo sąlygų, tokių kaip deguonies kiekis ore ir terminis ciklas, įtaka vienam elementui. buvo išsamiai išanalizuotas ląstelių veikimas LNF granuliavimo metu naudojant skirtingas priemones. Straipsnio koncepcija yra gana nauja, mąstymas aiškus, pateikti duomenys gali gerai paremti atitinkamas problemas ir turi tam tikrą praktinę taikymo vertę. Straipsnis turi aiškią struktūrą, pagrįstą logiką ir standartizuotą rašymą.
