Προβολή Εργασίας
ΦΥΣΙΚΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΟΞΕΙΔΙΩΝ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Y-Ce-Ti-O ΩΣ ΑΝΟΔΟΙ ΣΕ ΚΕΛΙΑ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΣΤΕΡΕΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΗ
Ξ. Μαντζούρης1, Ν. Ζούβελου1, F. Tietz2, Π. Νικολόπουλος1
1 Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών
2 Institute for Materials and Processes in Energy Systems, Forschungszentrum Juelich |
ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Μικτά οξείδια του συστήματος Y0.20Ce0.80-xTixO1.9, όπου x=0, 0.05 και 0.10, παρασκευάσθηκαν με τη μέθοδο της συγκαταβύθησης (co-precipitation). Ακολούθησε χαρακτηρισμός και έλεγχος ιδιότήτων αναφορικά με πιθανή τους χρήση ως ηλεκτρόδιο ανόδου κελιών καυσίμου στερεού ηλεκτρολύτη (SOFCs) για λειτουργία σε μέσες θερμοκρασίες (650-800oC).
Ο κρυσταλλογραφικός έλεγχος των κόνεων των μικτών οξειδίων με περίθλαση ακτίνων ?Χ (XRD), μετά από θερμική ανόπτηση μέχρι τους 1400οC, έδειξε ότι η βασική κρυσταλλική τους δομή αντιστοιχεί στο κυβικό πλέγμα του φθορίτη. Στα συστήματα που περιέχουν TiO2 εμφανίζεται ο σχηματισμός μιας επιπλέον φάσης με πυροχλωριτική δομή (Y2Ti2O7), αυξανομένης της περιεκτικότητάς της με αύξηση του ποσοστού προσθήκης της τιτάνιας στο οξείδιο.
Μετρήσεις του συντελεστή θερμικής διαστολής (TEC) των μικτών οξειδίων στον αέρα έδειξαν ότι αυτός δεν αποκλίνει σημαντικά από τον αντίστοιχο του στερεού ηλεκτρολύτη 8YSZ (ZrO2σταθεροποιημένη με 8mol%Y2Ο3) στη θερμοκρασιακή περιοχή 25-1000oC. Αντίστοιχες μετρήσεις σε ατμόσφαιρα Ar/4%H2 έδειξαν σημαντική αύξηση της διαστολής για θερμοκρασίες Τ≥800οC, λόγω της αναγωγής του CeO2 και αλλαγής σθένους του ιόντος του Ce (Ce4+ σε Ce3+) με ταυτόχρονη αύξηση της ιοντικής του ακτίνας. Η προσθήκη TiO2 σε αντικατάσταση του CeO2 περιορίζει την αύξηση της διαστολής σε αναγωγικές συνθήκες.
Από μετρήσεις της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (4-σημείων DC) στη θερμοκρασιακή περιοχή 450-900οC στον αέρα προέκυψαν τιμές ιοντικής αγωγιμότητας υψηλότερες από αυτές του ηλεκτρολύτη (8YSZ), με ενέργεια ενεργοποίησης στην περιοχή 0.85-0.90 eV. Σε αναγωγικές συνθήκες (Ar/4%H2) τα οξείδια εμφανίζουν μικτή αγωγιμότητα (ιοντική + ηλεκτρονική) με ταυτόχρονη αύξηση της συνολικής αγωγιμότητας κατά περίπου μία τάξη μεγέθους σε σχέση με τις αντίστοιχες τιμές στον αέρα.
Λέξεις Κλειδιά
SOFC, Y-Ce-Ti-O άνοδοι, θερμική διαστολή, ηλεκτρική αγωγιμότητα.
|
|
