Anode materials for solid oxide fuel cells

• Autorzy: Haberko K. , Drożdż-Cieśla E. , Jasiński M. , Radecka M. , Rękas M.

Warianty tytułu

PL

Materiały anodowe dla paliwowych ogniw stałotlenkowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The ceramic-metal composites (cermets) containing yttria-stabilized zirconia, YSZ, and Ni particles are commonly used as anode materials in solid oxide fuel cells. The long-term performance of fuel cells is strictly related to both the structural and electrical properties of anode materials. The chemical composition and preparation method are key to achieving high mixed electrical conductivity and high activity of electrochemical reactions and hydrocarbon fuel reforming. The materials containing 8 mol.% yttria-stabilized zirconia and Ni were prepared by co-precipitation method. The structure of the materials was characterized by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and porosity studies. The coefficient of thermal expansion (CTE) was determined via a dilatometric method. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used to determine electrical conductivity.

PL

Kompozyty ceramiczno-metaliczne (cermety), zawierające dwutlenek cyrkonu stabilizowany Y2O3 (YSZ) i cząstki Ni są powszechnie wykorzystywane jako materiał anodowy w stałotlenkowych ogniwach paliwowych. Długoterminowe osiągi ogniw paliwowych są ściśle związane zarówno ze strukturą, jak i z elektrycznymi właściwościami materiałów anodowych. Skład chemiczny i metoda wytwarzania stanowią klucz do osiągnięcia wysokiej, mieszanej przewodności elektrycznej i wysokiej aktywności reakcji elektrochemicznych oraz reformingu paliwa węglowodorowego. Materiały zawierające Ni i dwutlenek cyrkonu stabilizowany 8 % mol. Y2O3 wytworzono metodą współstrącania. Budowę materiałów scharakteryzowano za pomocą dyfraktometrii rentgenowskiej (XRD), elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM) i badań porowatości. Współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE) określono metodą dylatometryczną. Elektrochemiczną spektroskopię impedancyjną (EIS) wykorzystano do określenia przewodności elektrycznej.

Słowa kluczowe

EN

anode; SOFC; cermet materials; Ni-YSZ

PL

anoda; SOFC; cermetal; Ni-YSZ

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 63, nr 1
• Strony: 147--150
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Haberko K.

autor

Drożdż-Cieśla E.

autor

Jasiński M.

autor

Radecka M.

autor

Rękas M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Kraków, Poland,

Bibliografia

• [1] Minh N.Q., Takahashi T.: Science and Technology of Ceramic Fuel Cells, Elsevier, Amsterdam, (1995).
• [2] Yano M., Tomita A., Sano M., Hibino T.: Solid State Ionics, 177, (2007), 3351-3359.
• [3] Van Rij L.N., Le J., Landschoot Van, Schoonman J.: J. Mater. Sci., 36, (2001), 1069-1076.
• [4] Park S., Craciun R., Vohs J.M., Gorte J.: J. Electrochem. Soc., 146, (1999), 3603-3605.
• [5] Iida T., Kawano M., Matsui T., Kikuchi R., Eguchi K.: J. Electrochem. Soc., 154, (2007), B234-B241.
• [6] Sarantaridis D., Atkinson A.: Fuel Cells, 7, (2007), 246-258.
• [7] Tsepis E.V., Kharton V.V.: J. Solid State Electrochem., 12, (2008), 1039-1060.
• [8] Zhu W.Z., Deevi S.C.: Mat. Sci. Eng., A362, (2003), 228-239.
• [9] Nait-Ali B., Haberko K., Vesteghem H., Absi J., D.S. Smith: J. Eur. Ceram. Soc., 26, (2006), 3567-3574.
• [10] Abe H., Moon W.-J., Naito M.: Fuel Cells Bul., 3, (2006), 12-15.
• [11] Kim S.-D., Moon H., Hyun S.-H., Moon J., Kim J., Lee H.-W.: Solid State Ionics, 178, (2007),1304-1309.
• [12] Mcdonald J.R.: Impedance Spectroscopy, New York, Wiley, 1987.
• [13] P.R.N. Childs: Practical Temperature Measurement, Butterworth- Heinemann, 2001.
• [14] CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc. 60-th edition.
• [15] http://www.allaboutcircuits.com/ vol_1/chpt_12/ 6.html (16 June 2009).