Material del cátodo LaNi0.6Fe0.4O3 SOFC

LaNi0.6Fe0.4O3 Material de contacto del cátodo: conducción eléctrica Manipulación de propiedades y su efecto sobre el rendimiento electroquímico de las SOFC

ZHANG Kun, WANG Yu, ZHU Tenglong, SUN Kaihua, HAN Minfang, ZHONG Qin. LaNi0.6Fe0.4O3 Cátodo Material de contacto: manipulación de propiedades de conducción eléctrica y su efecto sobre el rendimiento electroquímico de SOFC [J]. Revista de materiales inorgánicos, DOI: 10.15541/jim20230353.

Diagrama esquemático del contacto del cátodo y del interconector interfaz

Durante el proceso de montaje del piso. Pila de celda de combustible de óxido sólido (SOFC), el contacto directo entre la cerámica El cátodo y el conector metálico son deficientes y la tensión es alta. es fácil producir una gran resistencia de contacto de interfaz, lo que a su vez afecta la Rendimiento y estabilidad de la pila. Generalmente se utiliza una capa de contacto catódico. añadido entre el cátodo y el conector para mejorar el contacto de la interfaz. LaNi0.6Fe0.4O3 (LNF) tiene las ventajas de una alta conductividad eléctrica y coeficiente de expansión térmica coincidente con los materiales del cátodo y del conector. Él es un material de capa de contacto ampliamente utilizado en SOFC de placa plana. Sin embargo, durante el operación a largo plazo de la pila, LNF tiene fenómenos como el engrosamiento de partículas y cambios significativos en la resistencia de la superficie, lo que conduce a daños a la interfaz de contacto y por lo tanto afecta el rendimiento de la pila. La investigación de Zhu Tenglong El grupo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Nanjing utilizó dos métodos, seco Granulación por prensado y sinterización a alta temperatura, para preparar partículas grandes. Materiales LNF, y estudió la evolución de la resistencia superficial bajo corriente. carga y su impacto en el rendimiento electroquímico de las celdas individuales SOFC.

ASR Evolución de LNF frente al tiempo bajo 750 °C y 1A/cm2, imágenes SEM de LNF antes y después de la prueba ASR(a) Inicial; (b) Prueba posterior

La investigación indica. En comparación con no tratados LNF-1, LNF-2 y LNF-3 que han sido sometidos a granulación por prensado en seco y La sinterización a alta temperatura tiene una menor resistencia superficial inicial. la partícula El tamaño de las partículas pequeñas de LNF aumentará significativamente bajo la carga actual. Aunque el LNF-2 granulado por prensado en seco tiene un tamaño de partícula mayor, conserva una mejor actividad de sinterización, por lo que también muestra una sinterización más obvia Fenómeno bajo carga actual, lo que resulta en una reducción en la resistencia de la lámina. LNF-3 que ha sido sometido a un pretratamiento de sinterización a alta temperatura básicamente ha perdido su actividad de sinterización y su tamaño de partícula cambia poco bajo la acción de corriente, por lo que su resistencia superficial permanece estable. Además, la óhmica la impedancia de las células individuales LNF-2 y LNF-3 con tamaños de partículas más grandes es menor que el de LNF-1, que está relacionado con su área de componente de contacto más baja Resistencia y mejor contacto de la interfaz del cátodo. Al mismo tiempo, tanto LNF-2 y las células individuales LNF-3 mostraron una menor resistencia a la polarización, lo que indica que aumentar el tamaño de las partículas de LNF puede mejorar la transmisión y difusión de oxígeno en el aire en el lado del cátodo. En múltiples experimentos de ciclo térmico, La celda única LNF-2 mostró un excelente rendimiento electroquímico inicial, pero todavía conservaba una buena actividad de sinterización debido a su propia. Durante largo plazo funcionamiento a altas temperaturas y múltiples pruebas de rendimiento electroquímico, Es más probable que sus partículas se vuelvan más gruesas, causando daños en los poros y la interfaz. pelado, lo que lleva a una atenuación significativa del rendimiento de una sola celda. En Por el contrario, los materiales LNF-3 que se han sometido a sinterización a alta temperatura. El pretratamiento tiene una actividad de sinterización deficiente y puede mantener una buena estructura. Estabilidad durante ciclos térmicos de alta temperatura.

EIS espectros (a) y gráficos de ajuste DRT (b) de células individuales bajo oxígeno parcial presión de 2,1Ã104 y 3Ã103 Pa, y su correspondiente resistencia óhmica (c) y resistencia a la polarización(d)

Aspectos destacados de este artículo:

1. En comparación con el material LNF-1 sin tratar, LNF-2 y LNF-3 controlados por partículas pueden reducir la resistencia de las láminas. la superficie La resistencia del componente de contacto puede alcanzar rápidamente un estado estable bajo Carga actual, y la estructura se puede mantener estable a largo plazo. condiciones de carga actuales.

2. Material de contacto LNF de gran tamaño de partículas Puede optimizar el contacto de la interfaz del cátodo, promover la difusión y el transporte de oxígeno. en el lado del cátodo y mejorar el rendimiento de salida de una sola celda.

3. El material LNF granulado prensado en seco todavía conserva una cierta actividad de sinterización, lo que resulta en un ciclo térmico deficiente estabilidad. El pretratamiento de sinterización a alta temperatura puede mejorar significativamente la estabilidad estructural de los materiales de contacto del cátodo LNF durante la térmica procesos de ciclado y descarga.

Esquema diagramas e imágenes SEM para interfaces de contacto catódico de celdas individuales después ciclo térmico

Comentario:

1. En este artículo, el autor estudia la evolución de la resistencia superficial del conjunto de contacto catódico debido a la Tamaño de partícula del material LNF y su impacto en la electroquímica. rendimiento y estabilidad de la celda única SOFC. Se encontró que aumentando El tamaño de las partículas mediante sinterización a alta temperatura reduce la hoja. Resistencia del conjunto de contacto catódico. La resistencia superficial del El componente de contacto puede alcanzar rápidamente un estado estable bajo carga actual y el la estructura se puede mantener estable en condiciones de carga actuales a largo plazo, lo que proporciona una buena referencia para mejorar el rendimiento de SOFC.

2. Esta investigación está orientada a la realidad Necesidades de materiales de contacto de baja resistencia y alta conductividad para óxido sólido. pilas de pilas de combustible. El mecanismo de influencia de la partícula LaNi0.6Fe0.4O3. Se estudió el control del tamaño de la conductividad y el rendimiento de las celdas individuales de SOFC, y la influencia de las condiciones de funcionamiento, como el contenido de oxígeno del aire y la temperatura. ciclo sobre el rendimiento de una sola célula durante la granulación de LNF utilizando diferentes medios fue analizado en detalle. El concepto del artículo es relativamente novedoso, el pensamiento es claro, los datos enumerados pueden respaldar las cuestiones correspondientes y cierto valor de aplicación práctica. El artículo tiene una estructura clara, lógica razonable y escritura estandarizada.