Impedance spectroscopy study of electrode- electrolyte system in solid oxide fuel cells

• Autorzy: Krauz M. , Radecka M. , Rękas M.

Warianty tytułu

PL

Badania spektroskopii impedancyjnej układu elektroda-elektrolit w stałotlenkowych ogniwach paliwowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Planar electrolyte-supported solid oxide fuel cells were studied. Dense membranes of the dimensions: 100 x 100 mm and a thickness of 130 žm, made from yttria-stabilized zirconia (both tetragonal and cubic) were used as solid electrolytes. Ni-zirconia cermet and La0.8Sr0.2MnO3 layers were deposited on the surfaces of the electrolyte as the anode and the cathode, respectively. Electrochemical impedance spectroscopy was used in order to characterize the electrical properties of the solid electrolyte membranes and the electrolyte-anode and electrolyte-cathode systems. It was found that an equivalent circuit is composed of two series of resistor- constant phase element connected in parallel. No additional elements in the equivalent circuit originated from either the anode or the cathode layers have been observed with respect to the single electrolyte sample.

PL

Zbadano płaskie stałotlenkowe ogniwa paliwowe osadzone na elektrolicie. Jako elektrolit stały wykorzystano gęste membrany o wymiarach 100 x 100 mm i grubości 130 žm, wykonane z dwutlenku cyrkonu stabilizowanego tlenkiem itru, zarówno tetragonalnego jaki i regularnego. Cermet Ni-ZrO2 i warstwy La0.8Sr0.2MnO3 osadzano na powierzchniach elektrolitu, odpowiednio jako anodę i katodę. Wykorzystano elektrochemiczną spektroskopię impedancyjną, aby scharakteryzować właściwości elektryczne membran elektrolitu stałego i układów elektrolit-anoda i elektrolit-katoda. Stwierdzono, że obwód równoważny zbudowany jest z dwóch serii elementów rezystor-faza stała, połączonych równolegle. W odniesieniu do próbki pojedynczego elektrolitu nie zaobserwowano żadnych dodatkowych elementów obwodu równoważnego pochodzących od warstw anody ani katody.

Słowa kluczowe

EN

SOFC; YSZ; cermet anode; zirconia-Ni; cathode - La0.8Sr0.2MnO3

PL

SOFC; YSZ; anoda cermetowa; ZrO2-Ni; katoda La0.8Sr0.2MnO3

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 63, nr 1
• Strony: 157--163
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Krauz M.

autor

Radecka M.

autor

Rękas M.

• Institute of Power Engineering, Ceramic Department CEREL, ul. Techniczna 1, 36-040 Boguchwała, Poland,

Bibliografia

• [1] Singhal S.C.: Solid State Ionics, 152-153, (2002), 405-410.
• [2] Minh N.Q.: J. Am. Ceram. Soc., 76, (1993), 563-588.
• [3] Sammes N.M., Du Y., Bove R.: J. Power Sour., 145, (2005), 428-434.
• [4] Badwal S.P.S.: Solid State Ionics, 76, (1995), 67-80.
• [5] Fuel Cell Handbook (Seventh Edition), U.S. Department of Energy, Office of Fossil Energy, Morgantown, West Virginia 26507-0880, (2004).
• [6] Haile S.M.: Acta Mater., 51, (2003), 5981-6000.
• [7] de Souza S., Visco S.J., De Jonghe, J.C.: J. Electrochem. Soc., 144, (1997), L35-L37.
• [8] Bard A.J., Faulkner L.R.: Electrochemical Methods, Fundamentals and Applications, Wiley, New York, (1980).
• [9] Barsoukov E., MacDonald J.R. (Eds.): Impedance Spectroscopy Theory, Experiment, and Applications, EDS, Willey- Interscience Publications, 2005.
• [10] Zhang T.S., Ma J., Chen Y.Z., Luo L.H., Kong L.B., Chan S.H.: Solid State Ionics, 177, (2006), 1227-1235.
• [11] Bauerle J.E: J. Phys. Chem. Solids, 30, (1969), 2657-2670.
• [12] MacDonald J.R. (Ed.): Impedance Spectroscopy – Theory Experiment and Applications, John Wiley&Sons, New York, (1987).
• [13] Verkerk M.J., Middelhuis B.J., Burggraaf A.J.: Solid State Ionics, 6, (1982), 159-170.
• [14] Pimenov A., Ullrich J., Lunkenheimer P., Loidl A., Rüscher C.H.: Solid State Ionics, 109, (1998), 111-118.
• [15] Cheikh A., Madani A., Touati A., Boussetta H., Monty C.: J. Eur. Ceram. Soc., 21, (2001), 1837-841.
• [16] Ramamoorthy R., Sundararaman D., Ramasamy S.: Solid State Ionics, 123, (1999), 271-278.
• [17] Mondal P., Klein A., Jaegermann W., Hahn H.: Solid State Ionics, 118, (1999), 331-339.
• [18] Baumard J.F., Abelard P.: in Science and Technology of Zirconia II, Advances in Ceramics vol. 12, M. Rühle, A.H. Heuer (Eds.), Am. Ceram. Soc. Inc, Columbus, 1984, 555-571.
• [19] Badwal S.P.S., Ciacchi F.T., Rejendran S., Drennan: J. Solid State Ionics, 109, (1998), 167-186.
• [20] Petot C., Filal M., Rizea A.D., Westmacott J.Y., Laval K.H., Lacour C., Ollitrault R.: J. Eur. Ceram. Soc., 18, (1998), 1419-1428.
• [21] Vitins A.: J. Solid State Electrochem., 5, (2001), 479-486.
• [22] Martin M.C., Mecartney M.L.: Solid State Ionics, 161, (2003), 67-79.
• [23] Wierzbicka M., Pasierb P., Rękas, M.: Physica B 387, (2007), 302-312.
• [24] Almond D.P., West A.R.: Solid State Ionics, 18-19, (1986), 1105.
• [25] Abtew T.A., Zhang M.L, Pan Y., Drabold D.A: J. Non-Cryst. Solids, 354 ,(2008), 2909-2913.
• [26] Meyer W., Neldel H.: Z. Tech. Phys., 18, (1937), 588.