Skip to main content
SUPERVISOR
Hamideh Shakeripour,Hadi Salamati mashhad
حمیده شاکری پور (استاد مشاور) هادی سلامتی مشهد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahnoosh Akhavan varnosfaderani
مهنوش اخوان ورنوسفادرانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Investigation of La0.6Ca0.4Ni1-xCoxO3- (0x0.5) as a cathode material for solid oxide fuel cell
A fuel cell is a device for direct conversion chemical energy to electrical energy. Among different kinds of fuel cells, Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs) have received tremendous attention due to their high efficiency, long-term stability, fuel flexibility, and low emissions in high operating temperature. The biggest disadvantage is high operating temperature. One way to overcome this issue is to improve the structural and functional characteristics of available cathodes. In this investigation, La 0.6 Ca 0.4 Ni 1-x Co x O 3- ? (0?x?0.5) as the catode of SOFC was used because of its good electron and ion conductivity. The powder of LCNC oxides was prepared by Sol-gel method for Solid Oxide Fuel Cells cathode applications. The lattice parameters, electrical conductivity, activation energy, and microstructures of these specimens were investigated systematically in this study. Crystal structure were studied by X-Ray diffraction (XRD). X-Ray patterns show rhombohedrol structures and appears a secondary phase of NiO. The electrical resistivity of specimens were measured from room temperature up to operating temperature of IT-SOFC (800? C) by four-point probe method in air atmosphere. The results revealed thate as the Co amount increases, the electrical conductivity are decreased (except x=0.4). The activation energy calculated from the Arrhenius plot of the electrical conductivity that La 0.6 Ca 0.4 Ni 0.5 Co 0.5 O 3 had the minimum activation energy. Scanning electron microscope used to study the microstructures of the particles. In the end Electrochemical impedance measurement used to observe the Electrochemical of symmetric cell with LCNC cathode and YSZ(8%) electrolyte. The area specific resistance (ASR) decreas with increase in the measurement temperatur and as the Co amount increases, the ASR are decreased (except x=0.1). Results show that La 0.6 Ca 0.4 Ni 0.5 Co 0.5 O 3 is a good candidate to be used as cathode in intermediate Solid Oxide Fuel Cells.
پیل سوختی وسیله‌ای است که به طور مستقیم، انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. در بین انواع پیل سوختی، پیل سوختی اکسید جامد(SOFC) با داشتن مزایایی از قبیل توان تبدیل انرژی بالا و همچنین امکان استفاده از انواع سوخت‌ها به واسطه دمای کاری بالا از اهمیت بسزایی برخوردار می‌باشد. عمده مشکل این نوع پیل سوختی، دمای کاری بالاست. یکی از راه‌های کاهش دما، بهبود در ساختار و ویژگی‌های کاتدهای موجود برای به دست آوردن عملکرد حداکثری است. در این تحقیق از ماده پروسکایتی LCNC به علت رسانندگی خوب دوگانه الکترونی و یونی استفاده شده است. ماده کاتدی La 0/6 Ca 0/4 Ni 1-x Co x O 3- ? (0?x?0/5) به روش سل ژل ساخته شد. ثابت‌های شبکه، رسانندگی الکتریکی، انرژی فعالسازی و میکروساختار نمونه‌ها در این پژوهش بررسی شد. برای مطالعه خواص ساختاری نمونه‌ها از مشخصه یابی پراش پرتو ایکس(XRD) استفاده شد. پراش پرتو ایکس نمونه‌ها، نشان‌دهنده شکل‌گیری ساختار رومبوهدرال با حضور فاز ثانویه NiO بود. خواص الکتریکی نمونه‌ها به روش چهار میله‌ای از دمای اتاق تا دمای کاری(800 ?C)در هوا اندازه‌گیری شد. با بررسی رفتار مقاومت این مواد مشخص شد که با افزایش مقدار جاینشانی کبالت در ساختار، مقاومت کاهش می‌یابد(به استثنای نمونه x=0/4). انرژی فعال‌سازی با استفاده از نمودار آرنیوس مربوط به رسانندگی الکتریکی محاسبه شد که نمونه x=0/5 کمترین مقدار را دارد. برای بررسی ریخت شناسی این مواد از میکروسکوپ روبشی الکترونی بهره گرفته شد. در انتها به منظور آزمون طیف امپدانس الکتروشیمیایی نیم سل با استفاده از الکترولیت زیر کونیای پایدار شده با ایتریم (YSZ8%) ساخته شد. افزایش دمای کاری تاثیر چشمگیری در کاهش مقاومت ویژه سطحی نمونه ها داشت. همچنین با افزایش مقدار کبالت در ساختار، مقدار این مقاومت کاهش یافت (به استثنای نمونه x=0/1). نتایج حاصل، La 0/6 Ca 0/4 Ni 0/5 Co 0/5 O 3-? را به علت پایین بودن میزان رسانندگی الکتریکی و مقاومت ویژه سطحی کاندید مناسبی به عنوان کاتد پیل سوختی اکسید جامد دماهای میانی معرفی می کند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی