Σύνθεση και χαρακτηρισμός ηλεκτροδίων Au-Mo-NiO/GDC για κυψελίδες καυσίμου στερεού ηλεκτρολύτη (SOFCs)
Loading...
Date
2019-07-07
Authors
Νεοφυτίδης, Χαράλαμπος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Οι κυψελίδες καυσίμου στερεού ηλεκτρολύτη (SOFCs) είναι μια βιώσιμη τεχνολογία υψηλών θερμοκρασιών, η οποία μετατρέπει την χημική ενέργεια σε ηλεκτρισμό με υψηλή απόδοση. Κάποια από τα κύρια πλεονεκτήματα της είναι: (i) η μεγάλη ηλεκτρική απόδοση λόγω της αυξημένης κινητικής των αντιδράσεων στις υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας (500-1000 oC) και (ii) η ευελιξία σε καύσιμη ύλη. Πιο συγκεκριμένα, τα SOFCs έχουν ως ανταγωνιστικό πλεονέκτημα τη δυνατότητα λειτουργίας με τροφοδοσία διάφορους υδρογονάνθρακες, χωρίς να απαιτείται το στάδιο της εξωτερικής αναμόρφωσης των. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας, γνωστός και ως εσωτερική αναμόρφωση, βασίζεται στην καταλυτική ενεργότητα του ηλεκτροδίου, όπου διοχετεύεται το καύσιμο. Η λίστα περιλαμβάνει διάφορα είδη καυσίμου, όπως το Φυσικό Αέριο και το Βιοαέριο. Όμως, το βασικό μειονέ- κτημα είναι ότι αυτού του είδους η τροφοδοσία περιέχει διάφορες ενώσεις άνθρακα, οι οποίες δηλητηριάζουν και απενεργοποιούν τα συνήθη ανοδικά ηλεκτρόδια. Επί του παρόντος, οι συμβατικές άνοδοι αποτελούνται κυρίως από υλικά βασιζόμενα στο νικέλιο (Ni), τα οποία αντιμετωπίζουν πολλά προβλήματα υποβάθμισης. Ενδεικτικά, (i) είναι ευπαθή στην εναπόθεση άνθρακα, ο οποίος σχηματίζεται από την διάσπαση του CH4 ή την μετατροπή του CO προς CO2 και C (αντίδραση Boudouard), (ii) παρουσιάζουν χαμηλή οξειδοαναγωγική σταθερότητα και (iii) το νικέλιο δημιουργεί συσσωματώματα μετά από παρατεταμένη λειτουργία του ηλεκτροδίου. Συνεπώς, η παγκόσμια έρευνα εστιάζει στην ανάπτυξη αποδοτικών και υψηλής αντοχής ανοδικών υλικών, στην εναπόθεση άνθρακα. Στην κατεύθυνση αυτή έγιναν προσπάθειες από την ερευνητική μας ομάδα μαζί με συνεργάτες, με στόχο την μελέτη και τροποποίηση εμπορικής σκόνης NiO/GDC με χημική εναπόθεση νάνο-σωματιδίων Au και/ή Mo. Η παρούσα εργασία παρουσιάζει συγκριτικά αποτελέσματα από τον φυσικοχημικό χαρακτηρισμό των δειγμάτων αυτών καθώς και μετρήσεις στο TGA υπό συνθήκες (α) διάσπασης του CH4 και (β) αναμόρφωσης του CH4 με ατμό. Ο κύριος σκοπός της έρευνας είναι να διερευνηθεί η επίδραση των τροποποιήσεων: (i) στη δομή των ηλεκτροκαταλυτών, (ii) στο μηχανισμό και την έκταση σχηματισμού άνθρακα.
Description
Keywords
Κυψελίδες καυσίμου στερεού ηλεκτρολύτη, Τροποποίηση ηλεκτροκαταλυτών NiO/GDC