LaNi{{0}}.6Fe0.4O3 Deunydd Cyswllt Cathod: Trin Priodweddau Dargludo Trydanol a'i Effaith ar Berfformiad Electrocemegol SOFC
ZHANG Kun, Wang Yu, ZHU Tenglong, SUN Kaihua, HAN Minfang, ZHONG Qin. LaNi{{0}.6Fe0.4O3 Deunydd Cyswllt Cathod: Trin Priodweddau Dargludo Trydanol a'i Effaith ar Berfformiad Electrocemegol SOFC[J]. Journal of Inorganic Materials, DOI: 10.15541/jim20230353.
Diagram sgematig o'r catod a'r rhyngwyneb cyswllt rhyng-gysylltydd
Yn ystod proses gydosod y pentwr cell tanwydd solet ocsid fflat (SOFC), mae'r cyswllt uniongyrchol rhwng y catod ceramig a'r cysylltydd metel yn wael ac mae'r straen yn uchel. Mae'n hawdd cynhyrchu ymwrthedd cyswllt rhyngwyneb mawr, sydd yn ei dro yn effeithio ar berfformiad a sefydlogrwydd y pentwr. Fel arfer ychwanegir haen cyswllt catod rhwng y catod a'r cysylltydd i wella'r cyswllt rhyngwyneb. Mae gan LaNi{{{0}.6Fe0.4O3 (LNF) fanteision dargludedd trydanol uchel a chyfernod ehangu thermol cyfatebol â deunyddiau catod a chysylltydd. Mae'n ddeunydd haen gyswllt a ddefnyddir yn eang mewn SOFC plât gwastad. Fodd bynnag, yn ystod gweithrediad hirdymor y pentwr, mae gan LNF ffenomenau megis brashau gronynnau a newidiadau sylweddol mewn ymwrthedd arwyneb, sy'n arwain at ddifrod i'r rhyngwyneb cyswllt ac felly'n effeithio ar berfformiad y pentwr. Defnyddiodd grŵp ymchwil Zhu Tenglong ym Mhrifysgol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Nanjing ddau ddull, granwleiddio gwasgu sych a sintro tymheredd uchel, i baratoi deunyddiau LNF gronynnau mawr, ac astudiodd esblygiad ymwrthedd arwyneb o dan y llwyth presennol a'i effaith ar berfformiad electrocemegol SOFC celloedd sengl.
Esblygiad ASR y FfLlRh yn erbyn amser o dan 750 gradd ac 1A/cm2, delweddau SEM o'r FfLlRh cyn ac ar ôl prawf ASR(a) Cychwynnol; (b) Ôl-brawf
Mae ymchwil yn dangos. O'i gymharu â LNF-1 heb ei drin, mae gan LNF-2 a LNF-3 sydd wedi cael gronynniad gwasgu sych a sintro tymheredd uchel ymwrthedd arwyneb cychwynnol is. Bydd maint gronynnau maint gronynnau bach LNF yn cynyddu'n sylweddol o dan y llwyth presennol. Er bod gan y LNF-2 gronynnog trwy wasgu sych faint gronynnau mwy, mae'n cadw gwell gweithgaredd sintro, felly mae hefyd yn dangos ffenomen sintro mwy amlwg o dan y llwyth presennol, gan arwain at ostyngiad mewn ymwrthedd dalennau. Yn y bôn, mae LNF-3 sydd wedi cael rhag-driniaeth sintro tymheredd uchel wedi colli ei weithgaredd sintro, ac nid yw maint y gronynnau'n newid fawr ddim o dan weithred cerrynt, felly mae ei wrthwynebiad arwyneb yn parhau'n sefydlog. Yn ogystal, mae rhwystriant ohmig celloedd sengl LNF-2 a LNF-3 â meintiau gronynnau mwy yn llai nag un LNF-1, sy'n gysylltiedig â'u gwrthiant arwynebedd cydran cyswllt is ac yn well cyswllt rhyngwyneb catod. Ar yr un pryd, dangosodd celloedd sengl LNF-2 a LNF{-3 wrthwynebiad polareiddio llai, sy'n dangos y gall cynyddu maint gronynnau LNF wella trosglwyddiad a thrylediad ocsigen yn yr aer ar yr ochr catod. Mewn arbrofion cylchred thermol lluosog, dangosodd y gell sengl LNF-2 berfformiad electrocemegol cychwynnol rhagorol, ond roedd yn dal i gadw gweithgaredd sintro da oherwydd ei hun. Yn ystod gweithrediad hirdymor ar dymheredd uchel a phrofion perfformiad electrocemegol lluosog, mae ei ronynnau yn fwy tebygol o frasu, gan achosi difrod mandwll a phlicio rhyngwyneb, gan arwain at wanhau perfformiad celloedd sengl yn sylweddol. Mewn cyferbyniad, mae gan ddeunyddiau LNF-3 sydd wedi cael rhag-driniaeth sintro tymheredd uchel weithgaredd sintro gwael a gallant gynnal sefydlogrwydd strwythurol da yn ystod cylchoedd thermol tymheredd uchel.
Sbectra EIS (a) a lleiniau gosod DRT (b) o gelloedd sengl o dan bwysau rhannol ocsigen o 2.1 × 104 a 3 × 103 Pa, a'u gwrthiant Ohmig cyfatebol (c) a gwrthiant polareiddio (d)
Uchafbwyntiau'r erthygl hon:
1. O'i gymharu â deunydd LNF-1 heb ei drin, gall LNF-2 a LNF-3 a reolir gan ronynnau leihau ymwrthedd dalennau. Gall ymwrthedd wyneb y gydran gyswllt gyrraedd cyflwr cyson yn gyflym o dan y llwyth cyfredol, a gellir cynnal y strwythur yn sefydlog o dan amodau llwyth cyfredol hirdymor.
2. Gall deunydd cyswllt LNF maint gronynnau mawr wneud y gorau o gyswllt rhyngwyneb catod, hyrwyddo trylediad ocsigen a chludiant ar yr ochr catod, a gwella perfformiad allbwn celloedd sengl.
3. Mae'r deunydd LNF gronynnog wedi'i wasgu'n sych yn dal i gadw gweithgaredd sintro penodol, gan arwain at sefydlogrwydd cylch thermol gwael. Gall pretreatment sintro tymheredd uchel wella sefydlogrwydd strwythurol deunyddiau cyswllt catod LNF yn ystod prosesau beicio thermol a rhyddhau yn sylweddol.
Diagramau sgematig a delweddau SEM ar gyfer rhyngwynebau cyswllt catod celloedd sengl ar ôl beicio thermol
Sylw:
1. Yn yr erthygl hon, mae'r awdur yn astudio esblygiad ymwrthedd wyneb y cynulliad cyswllt catod oherwydd maint gronynnau'r deunydd LNF a'i effaith ar berfformiad electrocemegol a sefydlogrwydd cell sengl SOFC. Canfuwyd bod cynyddu maint y gronynnau trwy sinterio tymheredd uchel yn lleihau ymwrthedd dalen y cynulliad cyswllt catod. Gall ymwrthedd wyneb y gydran gyswllt gyrraedd cyflwr cyson yn gyflym o dan y llwyth presennol a gellir cynnal y strwythur yn sefydlog o dan amodau llwyth cyfredol hirdymor, sy'n darparu cyfeiriad da ar gyfer gwella perfformiad SOFC.
2. Mae'r ymchwil hwn wedi'i gyfeirio at anghenion gwirioneddol ymwrthedd isel a deunyddiau cyswllt dargludedd uchel ar gyfer staciau celloedd tanwydd ocsid solet. Astudiwyd mecanwaith dylanwad LaNi0.6Fe0.4O3 rheoli maint gronynnau ar ddargludedd a pherfformiad cell sengl SOFC, a dylanwad amodau gweithredu megis cynnwys ocsigen aer a chylchred thermol ar sengl dadansoddwyd perfformiad celloedd yn ystod gronyniad FfLlRh gan ddefnyddio gwahanol ddulliau yn fanwl. Mae cysyniad y papur yn gymharol newydd, mae'r meddwl yn glir, gall y data a restrir gefnogi'r materion cyfatebol yn dda, ac mae ganddo werth cymhwysiad ymarferol penodol. Mae gan yr erthygl strwythur clir, rhesymeg resymol, ac ysgrifennu safonol.
