Skip to main content
SUPERVISOR
Hadi Salamati mashhad,Hamideh Shakeripour
هادی سلامتی مشهد (استاد راهنما) حمیده شاکری پور (استاد مشاور)
 
STUDENT
Fatemeh Yadollahi
فاطمه یداللهی فارسانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Fabrication and the study of structural, electrical and electrochemical properties of La0.6Sr0.4Fe0.8Mn0.2O3-delta cathode for intermediate temperature solid oxide fuel cells
Solid oxide fuel cells have been paid a lot of attention as a new energy source for the next generation due to their high fuel utilization. The operating temperature of solid oxide fuel cells is in the range of 800-1000 ?, which is referred to as high temperature fuel cells for these cells. Their high operating temperatures lead to heat generation, which can be used with heat, which also increases the efficiency of the cell. However, problems have hindered their industrialization, which is long-term sustainability as well as production costs, both due to the high working temperature of these cells. Recent studies have proposed new to reduce operating temperatures, which open opportunities of Solid oxide fuel cells in variety of application use. Electrolyte, anode and cathode are the three key components of Solid oxide fuel cell. Perovskite-type (ABO 3 ) materials have excellent conductivity and catalytic properties at intermediate temperature. These materials can be used as the cathodes of Solid oxide fuel cell. In this investigation, perovskite oxide cathode, Lanthanum ferrite doped with strontium and manganese La 0.6 Sr 0.4 Fe 0.8 Mn 0.2 O 3- ? was used because of its has high electronic conductivity and catalytic property. La 0.6 Sr 0.4 Fe 0.8 Mn 0.2 O 3- ? was synthesized by the sol–gel method. The structural, electrical and electrochemical properties of La 0.6 Sr 0.4 Fe 0.8 Mn 0.2 O 3- ? were tested via X-ray diffraction ,scanning electron microcopy ,four-probe direct current techniques and impedance spectra. The X-ray pattern shows that sample had a Rombohedrah perovskite structure. Small polaron hopping was responsible mechanism in conductivity. The activation energy for carrier formation in La 0.6 Sr 0.4 Fe 0.8 Mn 0.2 O 3- ? was 0.18 eV. Also resisthvity of sample has beenmeasured at the different temperature ranges and in presence of Oxygen/Argon atmosphere. By using electrical relaxation technique and some approximations, ionic diffusion coefficient and activation energy for ionic conductivity has been calculated. The results demonstrated that by increasing temperature the value of D chem is enhanced and activation energy for ionic conductivity was 0.70 eV. Impedance spectra of symmetrical cell at different temperatures (600-800?) measured by the electrochemical station. The area specific resistance decreas with increase in the measurement temperature. According to the results, it can be said that the cathode material has been shown to function at an intermediate temperature.
پیل‌های سوختی اکسید جامد به دلیل بهره‌برداری بالا از سوخت آن‌ها، به عنوان یک منبع انرژی جدید برای آینده، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. دمای کاری پیل‌های سوختی اکسید جامد در بازه ? 1000-800 است که به این پیل‌ها، پیل‌های سوختی دمای بالا گفته می‌شود. دمای کاری بالای آن‌ها منجر به تولید گرما می‌شود، که می‌توان از این گرما استفاده کرد که این نیز باعث افزایش بازده پیل می‌شود. با این حال مشکلاتی مانع صنعتی شدن آن‌ها شده است که عبارت‌اند از پایداری در دراز مدت و همین‌طور هزینه‌های تولید، که هردو ناشی از دمای کاری بالای این پیل‌ها است. در مطالعات اخیر به دنبال یافتن مواد جدید برای کاهش دمای عملیاتی، به منظور استفاده از پیل‌های سوختی اکسید جامد برای انواع کاربردها، هستند. الکترولیت، آند و کاتد سه جزء اصلی از پیل‌های سوختی هستند. مواد پروسکایتی دارای خواص کاتالیستی و رسانندگی در دمای میانی (?800-600) هستند. به همین دلیل از این مواد می‌توان به عنوان کاتد پیل سوختی اکسید جامد استفاده کرد. در این تحقیق از کاتد اکسید پروسکایتی فریت لانتانیوم آلایش داده شده با استرانسیوم و منگنز یعنی ? -3 O 2/0 Mn 8/0 Fe 4/0 Sr 6/0 La استفاده شد. زیرا آن هدایت الکترونی و فعالیت کاتالیستی بالایی دارد. این ماده به روش سل-ژل ساخته شد. خواص ساختاری، الکتریکی و الکتروشیمیایی آن به وسیله‌ی پراش اشعه‌ی ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، تکنیک جریان مستقیم چهار میله‌ای و طیف امپدانس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج پراش اشعه‌ی ایکس حاکی از نمونه‌ای با ساختار پروسکایتی رومبوهدرال است. عامل رسانش پرش پلارون‌های کوچک شناسایی شد و انرژی فعالسازی برای پرش پلارون‌ها مقدار25/0 الکترون ولت بدست آمده است. همچنین رسانندگی نمونه در دماهای مختلف و اتمسفر اکسیژن/آرگون بررسی شد. با استفاده از تکنیک واهلش الکتریکی و تقریب‌ ضریب انتشار یونی و انرژی فعالسازی آن محاسبه شد. نتایج نشان داد که ضریب انتشار یونی با افزایش دما، افزایش می‌یابد و انرژی فعالسازی آن برابر با 70/0 الکترون ولت تخمین زده شد. طیف امپدانس از پیل متقارن در دماهای مختلف به وسیله‌ی دستگاه امپدانس اندازه گیری شد؛ این آزمایش نشان‌ داد مقاومت ویژه‌ی سطحی با افزایش دما کاهش می‌یابد. با توجه به نتایج حاصله می‌توان گفت این ماده کاتدی عملکرد مناسبی را در دمای میانی از خود نشان داده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی