ساخت مجموعه تست تک پیل سوختی اکسید جامد و بررسی عملکرد الکتروشیمیایی آن

پیل های سوختی به دلیل بازده بالا، عدم انتشار آلاینده های زیست محیطی، چگالی توان بالا، عدم وجود قطعات متحرک و عدم ایجاد ارتعاش و صدا، تجهیزات مطلوبی برای تولید انرژی از ظرفیت های بسیار کم تا نیروگاههای بسیار بزرگ به حساب می آیند. یکی از پرکابردترین انواع پیلها برای این منظور، پیل سوختی اکسید جامد است. در این پایان نامه بهمنظور ارزیابی نحوه عملکرد پیل سوختی اکسید جامد و بررسی تاثیر متغیرهای عملیاتی موثر بر نحوه عملکرد و بازده سامانه، مجموعه آزمایش شامل واحد کنترل گازها، جمعکننده جریان، تشت نشتی پیل، نگهدارنده و سامانه اندازهگیری جریان و ولتاژ، طراحی و راهاندازی گردید. برای انجام آزمایشها، استانداردهای موجود در زمینه آزمایشهای ریزساختاری و عملکردی مورد مطالعه قرارگرفته و یک روش پایهای مناسب و منطبق با نیازهای پروژه انتخاب گردید. بعد از بررسی متغیرهای ریزساختاری پیل، همچون ساختار الکترولیت و الکترودها و میزان تخلخل آند، و بهبود ساختار پایهای آن، تاثیر متغیرهایی چون دما، زمان ماند، میزان ترکیب درصد هیدروژن در خوراک، میزان تخلخل آند، نحوه اتصال الکترودها به اتصال دهنده، آببندی مجموعه پیل مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل از این آزمایشات توسط خروجی سامانه که بصورت نمودارهای افت میباشد، مورد ارزیابی قرار میگیرد. در این نمودارها نحوه تغییرات ولتاژ پیل و چگالی توان در برابر تغییرات چگالی جریان نشان داده میشود. نتایج حاصل نشان میدهد که بهینهسازی نحوه آببندی و اتصال الکترودها و همچنین ساختار پیل، باعث بهبود عملکرد ان میگردد. منحنیهای افت برای درصدتخلخلهای متفاوت آند و درصد هیدروژن مختلف سوخت بدست آمد. این نمودارها نشان میدهند که افزایش تخلخل تا 50% و افزایش ترکیب درصد هیدروژن در چگالی جریانهای بالا، باعث ارتقا عملکرد پیل می شود. با توجه به تاثیر زمان ماند در چگالی جریان ثابت، مشخص میشود که اعمال جریان ثابت بمدت چند ساعت قبل از شروع آزمایش افت، باعث بهبود نتایج میشود.