Skip to main content
SUPERVISOR
Hadi Salamati mashhad,Mehdi Ranjbar
هادی سلامتی مشهد (استاد راهنما) مهدی رنجبر (استاد مشاور)
 
STUDENT
Nasibeh Ekrami Nezhad
نسیبه اکرامی نژاد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Optimizing the Solid Oxide Fuel Cell Cathode (La0.6Ca0.4Fe0.8Ni0.2) by Microwave Irradiation
A fuel cell is an electrochemical device that directly converts chemical energy of a fuel to electrical energy. All fuel cells consist of two electrodes, anode and cathode and an electrolyte. Lack of direct combustion leads to higher efficiency than Carnot heat engines and also reduced environmental impact. Solid Oxide Fuel Cells are a Among the different methods available forprocessing a ceramic, the use of microwaves as energy source for synthesis and sintering of ceramics has gained substantial attention among scientists, due to its unique advantages namely, shorter processing times and superior quality of the products obtained thereafter. In this investigation, La based perovskite oxide cathode, La 0.6 Ca 0.4 Fe 0.8 Ni 0.2 O 3 was used because of its good electron and ion conductivity, chemical stability and satisfactory catalytic activity. Sol-gel method was used to synthesizeLa 0.6 Ca 0.4 Fe 0.8 Ni 0.2 O 3 . XRD analysis revealed that microwave results in a much better crystallization. Electrical resistance measurement versus temperature of microwave assisted synthesized samples reveals that dual conductivity occur in a lower temperature which attribute to better crystallization and less oxygen content. This leads to increase of active layer between the electrolyte and cathode that results better performance. Small polaron hopping was responsible mechanism in conductivity. Electerical relaxation technique revealed that, less activation energy achieved for microwave treatment of samples. Calculated ionic diffusion and surface exchange coefficients by using electrical relaxation technique, revealed that microwave results in fast oxygen reductin. Scanning electron microscope used to study the topography of the particles. It reveals that microwave assisted synthesis results in smaller particles size. Electrochemical impedance measurement used to distingusihing the portion of grain and grain boundry in electerical resistance.In the end an anode-supported cell have been made by using pulse laser deposition technique.
پیل‌سوختی وسیله‌ای الکتروشیمیایی است که به طور مستقیم انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. هر پیل‌سوختی شامل سه جزء اصلی کاتد، الکترولیت و آند است. پیل‌سوختی به علت تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی به الکتریسیته، دارای بازده‌ای بالا و درعین‌حال آلودگی‌های زیست‌محیطی حداقلی را داراست. یکی از انواع پیل‌سوختی، پیل‌سوختی اکسید‌جامد است که از الکترولیت جامد بهره می‌برد. این دسته از پیل‌ها دارای راندمان بالاتر، تنوع استفاده در سوخت، عمر بیشتر و هزینه کمتر نسبت به بقیه پیل‌ها هستند. عمده مشکل، دمای کاری بالای آنهاست که باعث زمان راه‌اندازی طولانی و مشکلات سازگاری مکانیکی و شیمیایی می‌شود. امروزه سعی بر این است که دمای کاری پیل را پایین‌تر آورده بدون آنکه عملکرد کلی آن دچار افت محسوسی شود. یکی از راه‌های کاهش دما، بهبود در ساختار و ویژگی‌های کاتد‌های موجود برای به‌دست آوردن عملکرد حداکثری است؛ با در نظر گرفتن این نکته که عملکرد پیل‌سوختی اکسید‌جامد توسط کاتد محدود می‌شود. در میان روش‌های مختلف موجود در ساخت این پیل‌ها، علاقه برای استفاده از امواج ماکرویو به‌عنوان منبع انرژی برای ساخت و بازپخت سرامیک‌ها در چند دهه اخیر افزایش چشم‌گیری یافته است. این امر ناشی از برتری‌های آن ازجمله زمان کمتر و کیفیت بهتر مواد حاصل‌شده از این روش است. در این تحقیق از کاتد اکسید پروسکایتی بر پایه لانتانیوم ( La 0.6 Ca 0.4 Fe 0.8 Ni 0.2 O 3 )به علت رسانندگی خوب دوگان? الکترونی و یونی، پایداری شیمیایی و عملکرد کاتالیستی مناسباستفاده‌شده است. از روش سل-ژل برای ساخت آن بهره گرفته شد. تأثیر امواج ماکروویو بر روی ساخت و بازپخت مورد بررسی قرار گرفت. از آنالیزXRD مشخص شد که امواج ماکروویو تأثیر شگرفی بر روی ساخت ماده دارند و ویژگی‌های بلوری آن را در مقایسه با روش‌های ساخت معمول بهبود چشم‌گیری می‌بخشند. با بررسی رفتار مقاومت این مواد برحسب دما مشخص شد که مواد ساخته‌شده به روش ماکروویو به علت رشد بلوری بهتر و تهی‌جای بیشتر اکسیژن، در دماهای کمتری به رسانندگی دوگانه می‌رسند که سبب افزایش منطقه فعال بین الکترولیت و کاتد می‌شود و موجب بهبود عملکرد پیل خواهد شد. همچنین رسانش ناشی از جهش پلارون‌های کوچک تشخیص داده شد. انرژی فعال‌سازیجهش پلارون‌ها تحت تاثیر ماکروویو کاهش یافته است. اندازه گیری ضرایب تبادل سطحی و پخش شیمیایی اکسیژن با استفاده از روش واهلش رسانش الکتریکی حاکی از بهبود و تسریع فرایند کاهش اکسیژن در نمونه ساخته شده با امواج ماکروویو می‌باشد. همچنین با استفاده از طیف‌نگاری امپدانس سهم قسمت‌های دانه و مرزدانه را در مقاومت الکتریکی مورد بررسی قرار دادیم.برای بررسی ریخت‌شناسی این مواد از میکروسکوپ روبشی الکترونی بهره گرفته شد.در انتها با استفاده از لیزرپالسی به ساخت تک سل صفحه‌ای مبادرت ورزیدیم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی