LaNi{{{0}}.6Fe0.4O3 Bahan Sentuhan Katod: Manipulasi Sifat Pengalir Elektrik dan Kesannya terhadap Prestasi Elektrokimia SOFC
ZHANG Kun, WANG Yu, ZHU Tenglong, SUN Kaihua, HAN Minfang, ZHONG Qin. LaNi{{{0}}.6Fe0.4O3 Bahan Sentuhan Katod: Manipulasi Sifat Pengalir Elektrik dan Kesannya terhadap Prestasi Elektrokimia SOFC[J]. Jurnal Bahan Bukan Organik, DOI: 10.15541/jim20230353.
Gambarajah skematik antara muka hubungan katod dan antara penyambung
Semasa proses pemasangan timbunan sel bahan api oksida pepejal rata (SOFC), sentuhan langsung antara katod seramik dan penyambung logam adalah lemah dan tegasan adalah tinggi. Ia mudah untuk menghasilkan rintangan sentuhan antara muka yang besar, yang seterusnya menjejaskan prestasi dan kestabilan timbunan. Lapisan sentuhan katod biasanya ditambah antara katod dan penyambung untuk menambah baik hubungan antara muka. LaNi{{0}}.6Fe0.4O3 (LNF) mempunyai kelebihan kekonduksian elektrik yang tinggi dan padanan pekali pengembangan terma dengan bahan katod dan penyambung. Ia adalah bahan lapisan sentuhan yang digunakan secara meluas dalam SOFC plat rata. Walau bagaimanapun, semasa operasi jangka panjang tindanan, LNF mempunyai fenomena seperti kekasaran zarah dan perubahan ketara dalam rintangan permukaan, yang membawa kepada kerosakan pada antara muka sentuhan dan dengan itu menjejaskan prestasi tindanan. Kumpulan penyelidikan Zhu Tenglong di Universiti Sains dan Teknologi Nanjing menggunakan dua kaedah, granulasi menekan kering dan pensinteran suhu tinggi, untuk menyediakan bahan LNF zarah besar, dan mengkaji evolusi rintangan permukaan di bawah beban semasa dan kesannya terhadap prestasi elektrokimia SOFC sel tunggal.
Evolusi ASR LNF berbanding masa di bawah 750 darjah dan 1A/cm2, imej SEM LNF sebelum dan selepas ujian ASR(a) Permulaan; (b) Ujian pasca
Penyelidikan menunjukkan. Berbanding dengan LNF-1 yang tidak dirawat, LNF-2 dan LNF-3 yang telah mengalami granulasi menekan kering dan pensinteran suhu tinggi mempunyai rintangan permukaan awal yang lebih rendah. Saiz zarah saiz zarah kecil LNF akan meningkat dengan ketara di bawah beban semasa. Walaupun LNF-2 berbutir dengan menekan kering mempunyai saiz zarah yang lebih besar, ia mengekalkan aktiviti pensinteran yang lebih baik, jadi ia juga menunjukkan fenomena pensinteran yang lebih jelas di bawah beban semasa, mengakibatkan pengurangan rintangan helaian. LNF-3 yang telah menjalani prarawatan pensinteran suhu tinggi pada dasarnya telah kehilangan aktiviti pensinterannya dan saiz zarahnya berubah sedikit di bawah tindakan arus, jadi rintangan permukaannya kekal stabil. Selain itu, impedans ohmik sel tunggal LNF-2 dan LNF-3 dengan saiz zarah yang lebih besar adalah lebih kecil daripada LNF-1, yang berkaitan dengan rintangan kawasan komponen sentuhan yang lebih rendah dan lebih baik. hubungan antara muka katod. Pada masa yang sama, kedua-dua sel tunggal LNF-2 dan LNF{11}} menunjukkan rintangan polarisasi yang lebih kecil, menunjukkan bahawa peningkatan saiz zarah LNF boleh meningkatkan penghantaran dan resapan oksigen dalam udara pada bahagian katod. Dalam pelbagai percubaan kitaran haba, sel tunggal LNF{12}} menunjukkan prestasi elektrokimia awal yang sangat baik, tetapi masih mengekalkan aktiviti pensinteran yang baik disebabkan olehnya sendiri. Semasa operasi jangka panjang pada suhu tinggi dan ujian prestasi elektrokimia berbilang, zarahnya lebih berkemungkinan menjadi kasar, menyebabkan kerosakan liang dan pengelupasan antara muka, yang membawa kepada pengecilan prestasi sel tunggal yang ketara. Sebaliknya, bahan LNF{14}} yang telah menjalani prarawatan pensinteran suhu tinggi mempunyai aktiviti pensinteran yang lemah dan boleh mengekalkan kestabilan struktur yang baik semasa kitaran haba suhu tinggi.
Spektrum EIS (a) dan plot pemasangan DRT (b) sel tunggal di bawah tekanan separa oksigen 2.1×104 dan 3×103 Pa, dan rintangan Ohmik yang sepadan (c) dan rintangan polarisasi(d)
Sorotan artikel ini:
1. Berbanding dengan bahan LNF-1 yang tidak dirawat, LNF dikawal zarah-2 dan LNF-3 boleh mengurangkan rintangan helaian. Rintangan permukaan komponen sentuhan boleh dengan cepat mencapai keadaan mantap di bawah beban semasa, dan struktur boleh dikekalkan stabil di bawah keadaan beban semasa jangka panjang.
2. Bahan sentuhan LNF saiz zarah besar boleh mengoptimumkan hubungan antara muka katod, menggalakkan penyebaran oksigen dan pengangkutan pada bahagian katod, dan meningkatkan prestasi output sel tunggal.
3. Bahan LNF berbutir yang ditekan kering masih mengekalkan aktiviti pensinteran tertentu, mengakibatkan kestabilan kitaran haba yang lemah. Prarawatan pensinteran suhu tinggi boleh meningkatkan kestabilan struktur bahan sentuhan katod LNF dengan ketara semasa proses kitaran haba dan nyahcas.
Gambar rajah skema dan imej SEM untuk antara muka hubungan katod sel tunggal selepas kitaran haba
Ulasan:
1. Dalam artikel ini, penulis mengkaji evolusi rintangan permukaan pemasangan sentuhan katod disebabkan saiz zarah bahan LNF dan kesannya terhadap prestasi elektrokimia dan kestabilan sel tunggal SOFC. Didapati bahawa meningkatkan saiz zarah melalui pensinteran suhu tinggi mengurangkan rintangan kepingan pemasangan sentuhan katod. Rintangan permukaan komponen sentuhan boleh cepat mencapai keadaan mantap di bawah beban semasa dan struktur boleh dikekalkan stabil di bawah keadaan beban semasa jangka panjang, yang memberikan rujukan yang baik untuk meningkatkan prestasi SOFC.
2. Penyelidikan ini berorientasikan kepada keperluan sebenar rintangan rendah dan bahan sentuhan kekonduksian tinggi untuk susunan sel bahan api oksida pepejal. Mekanisme pengaruh LaNi0.6Fe0.4O3 kawalan saiz zarah pada kekonduksian dan prestasi sel tunggal SOFC telah dikaji dan pengaruh keadaan operasi seperti kandungan oksigen udara dan kitaran haba pada tunggal prestasi sel semasa granulasi LNF menggunakan cara yang berbeza telah dianalisis secara terperinci. Konsep kertas itu agak baru, pemikirannya jelas, data yang disenaraikan boleh menyokong isu yang sepadan dengan baik, dan mempunyai nilai aplikasi praktikal tertentu. Artikel itu mempunyai struktur yang jelas, logik yang munasabah, dan penulisan yang standard.
