Application of yttria stabilized zirconia (8YSZ), and NiO precursors for fabrication of composite materials for anode-supported SOFCs

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

In this paper, optimization of the manufacturing technology of bilayer supporting anode substrates for planar solid oxide fuel cells using precursors is carried out. The bilayer supporting anode substrates for the second generation planar SOFCs were fabricated by tape casting technique. In order to prepare a composite material for a current-collecting layer containing 60 vol. % NiO and a functional layer containing 40 vol. % NiO (proportions were chosen due to percolation theory), nickel sulfate heptahydrate NiSO4·7H2O was used. The composite mixture of 8YSZ/NiSO4 was calcined at a temperature of 1000°С. Application of NiO precursor led to the obtaining of a strong anode substrate that retains mechanical stability during redox cycling. The fine dispersion of NiO in a thin functional layer led to a high density of three-phase boundaries, which positively affected the electrochemical activity of the anode. Model samples of solid oxide fuel cells were made on the base of the manufactured anode substrates, its electrochemical behavior was investigated using standard electrochemical techniques. The power density at an operating temperature of 750°С was 1 Wt/cm2.

全文:

受限制的访问

作者简介

E. Agarkova

Osipyan Institute of Solid State Physics RAS

编辑信件的主要联系方式.
Email: stepanova.ea@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, Chernogolovka, 142432

I. Burmistrov

Osipyan Institute of Solid State Physics RAS

Email: stepanova.ea@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, Chernogolovka, 142432

D. Yalovenko

Osipyan Institute of Solid State Physics RAS

Email: stepanova.ea@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, Chernogolovka, 142432

O. Zadorozhnaya

NEVZ-CERAMICS, JSC

Email: stepanova.ea@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, Novosibirsk, 630048

Yu. Nepochatov

NEVZ-CERAMICS, JSC

Email: stepanova.ea@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, Novosibirsk, 630048

S. Rabotkin

Institute of high current electronics Siberian Branch, Russian Academy of Science

Email: stepanova.ea@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, Tomsk, 634055

A. Solovyev

Institute of high current electronics Siberian Branch, Russian Academy of Science

Email: stepanova.ea@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, Tomsk, 634055

S. Bredikhin

Osipyan Institute of Solid State Physics RAS

Email: stepanova.ea@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, Chernogolovka, 142432

参考

  1. Yamaji, K., Kishimoto, H., Xiong, Yu., Horita, T., Sakai, N., and Yokokawa, H., Performance of anode-supported SOFCs fabricated with EPD techniques, Solid State Ionics, 2004, vol. 175, no. 1–4, p. 165.
  2. Song, J.-H., Park, S.-I., Lee, J.-H., and Kim, H.-S., Fabrication characteristics of an anode-supported thin-film electrolyte fabricated by the tape casting method for IT-SOFC, J. Mater. Proc. Techonol., 2008, vol. 198, no. 1–3, p. 414.
  3. Matsuda, M., Hosomi, T., Murata, K., Fukui, T., and Miyake, M., Fabrication of bilayered YSZ/SDC electrolyte film by electrophoretic deposition for reduced-temperature operating anode-supported SOFC, J. Power Sources, 2007, vol. 165, no. 1, p. 102.
  4. Chen, K., Chen, X., Lu, Z., Ai, N., Huang, X., and Su, W., Performance of an anode-supported SOFC with anode functional layers, Electrochim. Acta, 2008, vol. 53, no. 27, p. 7825.
  5. Wood, A, Pastula, M., Waldbilling, D., and Ivey, D.G, Initial testing of solutions to redox problems with anode-supported SOFC, J. Electrochem. Soc., 2006, vol. 153, no. 10, p. A1929.
  6. Jeangros, Q., Hansen, T.W., Wagner, J.B., Damsgaard, C.D., Dunin-Borowski, R.E., Hebert, C., Van herle, J., and Hessler-Wyser, A., Reduction of nickel oxide perticles by hydrogen studied in an environmental TEM, Energy Materials&Thermoelectric, 2013, vol. 48, no. 7, p. 2893.
  7. Liu, X., Meng, X., Han, D., Wu, H., Zeng, F., and Zhan, Z., Impregnated nickel anodes for reduced-temperature solid oxide fuel cells based on thin electrolytes of doped LaGaO3, J. Power Sources, 2013, vol. 222, p. 92.
  8. Han, K.R., Jeong, Y., Lee, H., and Kim, C.-S., Fabrication of NiO/YSZ anode material for SOFC via mixed NiO precursors, Mater. Letters, 2007, vol. 61, iss. 4–5, p. 1242.
  9. Sato, K., Naito, M., and Abe, H., Electrochemical and mechanical properties of solid oxide fuel cell Ni/YSZ anode fabricated from NiO/YSZ composite powder, J. Ceram. Soc., 2011, vol. 119, iss. 11, p. 876.
  10. Bredikhin, I., Sinitsyn, V., Aronin, A., Kuritsyna, I., and Bredikhin, S., Microstructural and Electrochemical Study of Charge Transport and Reaction Mechanisms in Ni/YSZ Anode, ECS Transactions, 2007, vol. 7, iss. 1, p. 1541.
  11. Agarkova, E.A., Burmistrov, I.N., Agarkov, D.A., Zadorozhnaya, O.Yu., Shipilova, A.V., Solovyev, A.A., Nepochatov, Yu.K., and Bredikhin, S.I., Bilayered anode supports for planar solid oxide fuel cells: Fabrication and electrochemical performance, Mater. Letters, 2021, vol. 283, p. 128752.
  12. Агаркова, Е.А., Агарков, Д.А., Бурмистров, И.Н., Задорожная, О.Ю., Яловенко, Д.В., Непочатов, Ю.К., Бредихин, С.И. Трехслойные мембраны для планарных твердооксидных топливных элементов электролит-поддерживающей конструкции: характеристики и применение. Электрохимия. 2020. Т. 56. С. 141. [Agarkova, E.A., Agarkov, D.A., Burmistrov, I.N., Zadorozhnaya, O.Yu., Yalovenko, D.V., Nepochatov, Yu.K., and Bredikhin, S.I., Three-layered membranes for planar solid oxide fuel cells of the electrolyte-supported design: characteristics and applications, Russ. J. Electrochem., 2020, vol. 56, p. 132.]
  13. Bredikhin, I., Sinitsin, V., Aronin, A., Kuritsyna, I., and Bredikhin, S., Microstructural and electrochemical study of charge transport and reaction mechanism in Ni/YSZ anode, ESC Transactions, 2007, vol. 7, no. 1, p. 1541.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Cross-section (a, b) of the current-collecting and (c, d) functional layer of the anode substrate (a, c) before and (b, d) after reduction.

下载 (1MB)
索引源数据
3. Fig. 2. Load curves of anode substrates before and after reduction.

下载 (107KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Cross-section of 8YSZ/GDC electrolyte and LSCF/GDC-LSCF cathode on the surface of the anode substrate.

下载 (354KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Volt-ampere (a) and power (b) characteristics of SOFC obtained at 700, 750 and 800°C.

下载 (142KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Hodographs of impedance spectra of SOFC (a) and their frequency dependence (b), obtained at 700, 750 and 800°C.

下载 (135KB)
索引源数据

注意

Публикуется по материалам IX Всероссийской конференции с международным участием “Топливные элементы и энергоустановки на их основе”, Черноголовка, 2022.


版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».