بهینه سازی کاتد پیل سوختی اکسید جامد دمای میانی بر پایه باریوم

thesis
abstract

پیل های سوختی ابزاری موثر برای تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی هستند که به علت مزایایی چون بازده بالا و عدم آلودگی زیست محیطی و صوتی، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. در بین انواع مختلف پیل های سوختی، پیل سوختی اکسید جامد(sofc) با داشتن مزایایی از قبیل توان تبدیل انرژی بالا و همچنین امکان استفاده از انواع سوخت ها به واسطه ی دمای کاری بالا، از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. پیل های سوختی اکسید جامد اولیه در دمای بالا (c° 1000-800) کار می کردند. هرچند دمای کاری بالا در افزایش سرعت واکنش های الکترود و کاهش مقاومت اهمی پیل مفید است، احتمال انجام واکنش های مضر بین اجزاء پیل، نیاز به استفاده از روابط میانی فلزی گران قیمت را بیشتر می کند. بنابراین تلاش برای کاهش دمای کاری این نوع پیل سوختی تا زیر c? 800، بطوریکه از عملکرد آن کاسته نشود، افزایش یافته است. در سال های اخیر پیل های سوختی اکسید جامد دمای میانی که در این بازه دمایی کار می کند، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. کاهش دمای کاری پیل سوختی اکسید جامد اجازه انتخاب بیشتری را برای مواد فراهم می کند. به منظور جلوگیری از افزایش مقاومت اهمی در عرض الکترولیت با کاهش دمای کاری و بهبود عملکرد پیل، پیل های سوختی میکرو با کاربرد اجزاء به صورت لایه نازک در حال گسترش است. یکی از اجزای اساسی پیل سوختی اکسید جامد، کاتد است که مهمترین خاصیت آن رسانندگی الکترونی بالا و رسانندگی یونی کافی است. در بین انواع مختلف موادی که رسانندگی الکترونی ویونی آمیخته دارند، موادی با ساختار پروسکایتی خواص رسانندگی خوبی از خود نشان می دهند. مطالعات متعدد روی موادی که رسانندگی الکترونی و یونی آمیخته دارند، bscf را کاندیدای امیدبخشی برای کاتد پیل سوختی اکسید جامد دمای میانی معرفی نموده است. در این پژوهش ماده کاتدی bscf به دو روش واکنش حالت جامد و سل- ژل ساخته شد. همچنین به منظور بررسی اثر فشار اکسیژن روی خواص نمونه، از هدفbscf لایه های نازک تهیه شد. این لایه ها روی زیر لایه sto و سیلیکون در فشارهای مختلف اکسیژن به روش لیزر پالسی لایه نشانی شد. برای بررسی خواص ساختاری نمونه ها هم در حالت حجمی و هم حالت لایه نازک از مشخصه یابی پراش پرتو ایکس (xrd) استفاده شد. پراش پرتو ایکس نمونه های حجمی نشاندهنده شکل گیری ساختار تک فاز مکعبی بود. در مورد لایه های نازک روی زیرلایه sto دیده شد که لایه ها در جهت ترجیحی زیرلایه رشد یافته اند. خواص مورفولوژی سطح لایه ها توسط تصویر برداری میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) بررسی شد. نتایج این مشخصه یابی نشان داد که سطح لایه ها از جزایری مجزا تشکیل شده، که قطر و ارتفاع این جزایر با افزایش فشار افزایش می یابد، بطوریکه در فشارهای بالا جزایر کروی شکل روی سطح لایه شکل گرفتند. خواص الکتریکی نمونه های حجمی و لایه های نازک به روش چهار میله ای از دمای اتاق تا دمای کاری پیل سوختی اکسید جامد در هوا اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که هم در مورد نمونه های حجمی و هم در مورد لایه های نازک، مقاومت نمونه ها با افزایش دما به میزان چشمگیری کاهش می یابد. در مورد لایه های نازک bscf دیده شد که با افزایش فشار اکسیژن زمینه در حین لایه نشانی، لایه هایی با مقاومت اولیه کمتر بدست می آید. ضریب تبادل سطحی لایه نازک bscf به روش واهلش هدایت الکتریکی محاسبه شد. مشاهده شد که با ورود ناگهانی گاز اکسیژن به محیط نمونه مقاومت نمونه به میزان زیادی کاهش می یابد و منحنی لگاریتمی واهلش حاصل با مدل واهلش رسانندگی الکتریکی مطابقت دارد. نتایج حاصل bscf را کاندیدای مناسبی به عنوان کاتد پیل و میکرو پیل سوختی اکسید جامد دمای میانی معرفی می کند.

First 15 pages

Signup for downloading 15 first pages

Already have an account?login

similar resources

بهینه سازی کاتد پیل سوختی اکسید جامد دمای میانی بر پایه لانتانیوم

پیل های سوختی اکسید جامد یکی از امید بخش ترین دستگاه های تولید انرژی هستند که در نتیجه بازده ی بالا، انعطاف پذیری نسبت به سوخت و اثرات تخریب زیست محیطی پایین دارای اهمیت می باشند. در حال حاضر، چالش فنی عمده ی بهبود پیل های سوختی اکسید جامد، کاهش دمای کاری به محدوده ی c? 700-600 به منظور کاهش هزینه ها و افزایش طول عمر پیل سوختی است.کاهش دما منجر به کاهش پخش مضر مواد و فرآیند های تبخیری می شود و ...

15 صفحه اول

شبیه سازی CFD پیل سوختی اکسید جامد پایه آندی

یک مدل سه بعدی دینامیک سیالات محاسباتی از پیل سوختی اکسید جامد پایه آندی در این تحقیق ارائه شده است. این مدل در بردارنده پدیده‌های مهم انتقال در پیل سوختی از قبیل انتقال حرارت، انتقال جرم، سینتیک الکترود و میدان پتانسیل است. نتایج شبیه‌سازی مدل با داده‌های آزمایشگاهی موجود در منابع در شرایط مشابه مقایسه شد و تطابق خوبی را نیز نشان داد. در این مدل تأثیر پارامترهای مختلف از جمله دما، فشار، استوکی...

full text

اکسیدهای ردلزدن پاپر بر پایه نیکلات لانتانیدها به عنوان کاتد پیل های سوختی دمای متوسط

 امروزه استفاده از کاتدهای هادی مخلوط یونی و الکترونی به منظور کاهش دمای کاری پیل های سوختی اکسید جامد به شدت مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. برای ساخت این کاتدها معمولا از موادی که دارای ناهمسانگردی در ساختار بلوری هستند، مانند اکسیدهای ردلزدن پاپر بر پایه نیکلات لانتانیدها، استفاده می شود. مطالعات تجربی نشان داده اند که خواص الکتروشیمیایی این دسته از اکسیدها به مراتب از اکسیدهای پروسکایتی...

full text

تحلیل پارامتریک و بهینه‌سازی سیستم جدید تولید سه‌گانه بر پایه پیل سوختی اکسید جامد لوله‌ای

در این تحقیق، مطالعه پارامتریک و بهینه‌سازی سیستم تولید سه‌گانه جدید پیل سوختی اکسید جامد با سوخت هیدروژن، توربین گاز، مولد بخار بازیافت حرارت، چرخه تبرید جذبی گکس و مبدل بازیافت حرارت جهت تولید توان، سرمایش و گرمایش موردبررسی قرارگرفته است. برخلاف بیشتر تحقیقات انجام‌شده که مولد بخار بازیافت حرارت را پایین‌دست چرخه تبرید قرار داده بودند، در این تحقیق به‌منظور مدیریت گرمای هدر رفت، مولد بخار با...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


document type: thesis

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023