Materiale catodico SOFC LaNi0.6Fe0.4O3

LaNi0.6Fe0.4O3 Materiale del contatto del catodo: conduttore elettrico Manipolazione delle proprietà e suoi effetti sulle prestazioni elettrochimiche delle SOFC

ZHANG Kun, WANG Yu, ZHU Tenglong, SUN Kaihua, HAN Minfang, ZHONG Qin. Catodo LaNi0.6Fe0.4O3 Materiale dei contatti: manipolazione delle proprietà di conduzione elettrica e suoi effetti sulle prestazioni elettrochimiche delle SOFC[J]. Giornale dei materiali inorganici, DOI: 10.15541/jim20230353.

Diagramma schematico del catodo e del contatto di interconnessione interfaccia

Durante il processo di assemblaggio dell'appartamento stack di celle a combustibile a ossido solido (SOFC), il contatto diretto tra la ceramica il catodo e il connettore metallico sono scadenti e lo stress è elevato. È facile produrre una grande resistenza di contatto dell'interfaccia, che a sua volta influisce sul prestazioni e stabilità dello stack. Di solito è uno strato di contatto catodico aggiunto tra il catodo e il connettore per migliorare il contatto dell'interfaccia. LaNi0.6Fe0.4O3 (LNF) presenta i vantaggi di un'elevata conduttività elettrica e coefficiente di dilatazione termica corrispondente ai materiali del catodo e del connettore. Esso è un materiale di strato di contatto ampiamente utilizzato nelle SOFC a piastra piana. Tuttavia, durante il funzionamento a lungo termine dello stack, LNF presenta fenomeni come l'ingrossamento delle particelle e cambiamenti significativi nella resistenza superficiale, che portano a danni al interfaccia di contatto e quindi influisce sulle prestazioni dello stack. La ricerca di Zhu Tenglong Il gruppo dell'Università della Scienza e della Tecnologia di Nanchino ha utilizzato due metodi, quello a secco pressatura della granulazione e sinterizzazione ad alta temperatura, per preparare particelle di grandi dimensioni Materiali LNF e studiato l'evoluzione della resistenza superficiale sotto corrente carico e il suo impatto sulle prestazioni elettrochimiche delle singole celle SOFC.

ASR evoluzione dei LNF rispetto al tempo sotto 750 â e 1A/cm2, immagini SEM dei LNF prima e dopo il test ASR(a) Iniziale; (b) Post-test

La ricerca indica. Rispetto al non trattato LNF-1, LNF-2 e LNF-3 che sono stati sottoposti a granulazione con pressatura a secco e la sinterizzazione ad alta temperatura ha una resistenza superficiale iniziale inferiore. La particella la dimensione delle particelle LNF di piccole dimensioni aumenterà significativamente sotto il carico attuale. Sebbene l'LNF-2 granulato mediante pressatura a secco abbia una dimensione delle particelle maggiore, esso mantiene una migliore attività di sinterizzazione, quindi mostra anche una sinterizzazione più evidente fenomeno sotto carico di corrente, con conseguente riduzione della resistenza del foglio. LNF-3 che è stato sottoposto a pretrattamento di sinterizzazione ad alta temperatura ha sostanzialmente perso la sua attività di sinterizzazione e la dimensione delle sue particelle cambiano poco sotto l'azione di corrente, quindi la sua resistenza superficiale rimane stabile. Inoltre, l'ohmico l'impedenza delle singole cellule LNF-2 e LNF-3 con particelle di dimensioni maggiori è inferiore rispetto a quello degli LNF-1, che è correlato alla loro area dei componenti di contatto inferiori resistenza e migliore contatto dell'interfaccia catodica. Allo stesso tempo, sia LNF-2 e le singole cellule LNF-3 hanno mostrato una minore resistenza alla polarizzazione, indicandolo l'aumento della dimensione delle particelle LNF può migliorare la trasmissione e la diffusione di ossigeno nell'aria dal lato del catodo. In più esperimenti di ciclo termico, la singola cella LNF-2 ha mostrato eccellenti prestazioni elettrochimiche iniziali, ma conservava ancora una buona attività di sinterizzazione grazie alla propria. A lungo termine funzionamento ad alte temperature e molteplici test di prestazione elettrochimica, le sue particelle hanno maggiori probabilità di ingrossarsi, causando danni ai pori e all'interfaccia peeling, che porta ad una significativa attenuazione delle prestazioni della singola cella. In al contrario, i materiali LNF-3 che sono stati sottoposti a sinterizzazione ad alta temperatura il pretrattamento ha una scarsa attività di sinterizzazione e può mantenere una buona struttura stabilità durante i cicli termici ad alta temperatura.

EIS spettri (a) e grafici di adattamento DRT (b) di singole cellule sotto ossigeno parziale pressione di 2,1×104 e 3×103 Pa e la corrispondente resistenza ohmica (c) e resistenza di polarizzazione(d)

Punti salienti di questo articolo:

1. Rispetto al materiale LNF-1 non trattato, LNF-2 e LNF-3 controllati dalle particelle possono ridurre la resistenza del foglio. La superficie la resistenza del componente di contatto può raggiungere rapidamente uno stato stazionario al di sotto carico corrente e la struttura può essere mantenuta stabile a lungo termine condizioni di carico attuali.

2. Materiale di contatto LNF con particelle di grandi dimensioni può ottimizzare il contatto dell'interfaccia del catodo, promuovere la diffusione e il trasporto dell'ossigeno sul lato catodo e migliorare le prestazioni di uscita della singola cella.

3. Il materiale LNF granulato pressato a secco conserva ancora una certa attività di sinterizzazione, con conseguente ciclo termico scadente stabilità. Il pretrattamento di sinterizzazione ad alta temperatura può migliorare significativamente la stabilità strutturale dei materiali di contatto del catodo LNF durante la termica processi di riciclaggio e di scarico.

Schema diagrammi e immagini SEM per le interfacce di contatto catodico di singole celle dopo ciclo termico

Commento:

1. In questo articolo l'autore studia il evoluzione della resistenza superficiale del gruppo contatti catodici dovuta al dimensione delle particelle del materiale LNF e suo impatto sull'elettrochimica prestazioni e stabilità della singola cella SOFC. Si è riscontrato che è in aumento la dimensione delle particelle attraverso la sinterizzazione ad alta temperatura riduce la lastra resistenza del gruppo contatti catodici. La resistenza superficiale del il componente di contatto può raggiungere rapidamente uno stato stazionario sotto carico di corrente e il la struttura può essere mantenuta stabile in condizioni di carico attuale a lungo termine, che fornisce un buon riferimento per migliorare le prestazioni del SOFC.

2. Questa ricerca è orientata all'attualità esigenze di materiali di contatto a bassa resistenza e alta conduttività per l'ossido solido pile di celle a combustibile. Il meccanismo dell'influenza della particella LaNi0.6Fe0.4O3 è stato studiato il controllo delle dimensioni sulla conduttività e le prestazioni delle singole celle SOFC, e l'influenza delle condizioni operative come il contenuto di ossigeno nell'aria e la temperatura ciclo sulle prestazioni della singola cellula durante la granulazione dei LNF utilizzando mezzi diversi è stato analizzato in dettaglio. Il concetto del documento è relativamente nuovo, il pensiero è chiaro, i dati elencati possono supportare i problemi corrispondenti e lo hanno fatto certo valore applicativo pratico. L'articolo ha una struttura chiara, logica ragionevole e scrittura standardizzata.