LaNi0,6Fe0,4O3 SOFC-Kathodenmaterial

LaNi0,6Fe0,4O3 Kathodenkontaktmaterial: Elektrisch leitend Manipulation von Eigenschaften und ihre Auswirkung auf die elektrochemische Leistung von SOFC

ZHANG Kun, WANG Yu, ZHU Tenglong, SUN Kaihua, HAN Minfang, ZHONG Qin. LaNi0,6Fe0,4O3 Kathode Kontaktmaterial: Manipulation elektrischer Leitfähigkeitseigenschaften und ihre Auswirkungen zur elektrochemischen Leistung von SOFC[J]. Journal of Inorganic Materials, DOI: 10.15541/jim20230353.

Schematische Darstellung des Kathoden- und Interkonnektorkontakts Schnittstelle

Während des Aufbauprozesses der Wohnung Festoxid-Brennstoffzellenstapel (SOFC), der direkte Kontakt zwischen der Keramik Die Verbindung zwischen Kathode und Metallverbinder ist schlecht und die Spannung ist hoch. Es ist einfach erzeugen große Grenzflächenkontaktwiderstände, die sich wiederum auf die auswirken Leistung und Stabilität des Stacks. In der Regel handelt es sich um eine Kathodenkontaktschicht Zwischen der Kathode und dem Anschluss wird ein Bauteil hinzugefügt, um den Schnittstellenkontakt zu verbessern. LaNi0,6Fe0,4O3 (LNF) hat die Vorteile einer hohen elektrischen Leitfähigkeit und Passender Wärmeausdehnungskoeffizient mit Kathoden- und Verbindungsmaterialien. Es ist ein weit verbreitetes Kontaktschichtmaterial in Flachplatten-SOFC. Allerdings während der Im Langzeitbetrieb des Stapels kommt es bei LNF zu Phänomenen wie Partikelvergröberung und erhebliche Änderungen des Oberflächenwiderstands, die zu Schäden am führen Kontaktschnittstelle und beeinflusst somit die Stack-Leistung. Zhu Tenglongs Forschung Die Gruppe an der Universität für Wissenschaft und Technologie Nanjing verwendete zwei Methoden: trocken Pressgranulierung und Hochtemperatursintern, um große Partikel herzustellen LNF-Materialien und untersuchten die Entwicklung des Oberflächenwiderstands unter Strom Belastung und ihre Auswirkung auf die elektrochemische Leistung von SOFC-Einzelzellen.

ASR Entwicklung von LNF gegenüber der Zeit unter 750 °C und 1 A/cm2, SEM-Bilder von LNF vorher und nach ASR-Test(a) Anfänglich; (b) Nachtest

Untersuchungen zeigen. Im Vergleich zu unbehandelt LNF-1, LNF-2 und LNF-3, die einer Trockenpressgranulierung unterzogen wurden und Hochtemperatursintern haben einen geringeren anfänglichen Oberflächenwiderstand. Das Teilchen Die Größe kleiner LNF-Partikel nimmt unter der aktuellen Belastung deutlich zu. Obwohl das durch Trockenpressen granulierte LNF-2 eine größere Partikelgröße aufweist, ist es behält eine bessere Sinteraktivität bei und zeigt daher auch eine deutlichere Sinterung Phänomen unter Strombelastung, was zu einer Verringerung des Schichtwiderstands führt. LNF-3 das einer Hochtemperatur-Sintervorbehandlung unterzogen wurde, hat grundsätzlich verloren seine Sinteraktivität und seine Partikelgröße ändern sich unter der Einwirkung kaum von Strom, so dass sein Oberflächenwiderstand stabil bleibt. Darüber hinaus ist die ohmsche Die Impedanz von LNF-2- und LNF-3-Einzelzellen mit größeren Partikelgrößen ist kleiner als die von LNF-1, was mit der geringeren Kontaktflächenfläche zusammenhängt Widerstand und besserer Kathodenschnittstellenkontakt. Gleichzeitig sind beide LNF-2 und LNF-3-Einzelzellen zeigten einen geringeren Polarisationswiderstand, was darauf hindeutet Eine Erhöhung der LNF-Partikelgröße kann die Übertragung und Diffusion von verbessern Sauerstoff in der Luft auf der Kathodenseite. In mehreren Experimenten mit thermischen Zyklen Die LNF-2-Einzelzelle zeigte eine hervorragende anfängliche elektrochemische Leistung, aber Aufgrund seiner Eigenwirkung behielt es immer noch eine gute Sinteraktivität. Auf lange Sicht Betrieb bei hohen Temperaturen und mehrere elektrochemische Leistungstests, Seine Partikel neigen eher zur Vergröberung, was zu Porenschäden und Grenzflächenschäden führt Peeling, was zu einer erheblichen Leistungsminderung einzelner Zellen führt. In Im Gegensatz dazu wurden LNF-3-Materialien einer Hochtemperatursinterung unterzogen Vorbehandlung weist eine schlechte Sinteraktivität auf und kann eine gute Struktur aufrechterhalten Stabilität während thermischer Hochtemperaturzyklen.

EIS Spektren (a) und DRT-Anpassungsdiagramme (b) einzelner Zellen unter Sauerstoffpartie Druck von 2,1×104 und 3×103 Pa und ihr entsprechender Ohmscher Widerstand (c) und Polarisationswiderstand(d)

Highlights dieses Artikels:

1. Im Vergleich zu unbehandeltem LNF-1-Material Partikelgesteuertes LNF-2 und LNF-3 können den Schichtwiderstand verringern. Die Oberfläche Der Widerstand der Kontaktkomponente kann schnell einen stabilen Zustand erreichen Strombelastung und die Struktur kann langfristig stabil gehalten werden aktuelle Lastbedingungen.

2. LNF-Kontaktmaterial mit großer Partikelgröße kann den Kathodengrenzflächenkontakt optimieren und die Sauerstoffdiffusion und den Sauerstofftransport fördern auf der Kathodenseite und verbessern die Ausgangsleistung einzelner Zellen.

3. Das trockengepresste granulierte LNF-Material behält immer noch eine gewisse Sinteraktivität bei, was zu einem schlechten Wärmezyklus führt Stabilität. Eine Vorbehandlung durch Hochtemperatursintern kann eine deutliche Verbesserung bewirken die strukturelle Stabilität von LNF-Kathodenkontaktmaterialien während des thermischen Prozesses Zyklen- und Entladeprozesse.

Schema Diagramme und REM-Bilder für Kathodenkontaktschnittstellen einzelner Zellen danach Temperaturwechsel

Kommentar:

1. In diesem Artikel untersucht der Autor die Entwicklung des Oberflächenwiderstands der Kathodenkontaktanordnung aufgrund der Partikelgröße des LNF-Materials und ihr Einfluss auf die Elektrochemie Leistung und Stabilität der SOFC-Einzelzelle. Es wurde festgestellt, dass dies zunahm Durch Hochtemperatursintern wird die Partikelgröße des Blechs verkleinert Widerstand der Kathodenkontaktbaugruppe. Der Oberflächenwiderstand des Die Kontaktkomponente kann unter Stromlast schnell einen stabilen Zustand erreichen und die Die Struktur kann unter langfristigen aktuellen Belastungsbedingungen stabil gehalten werden, Dies stellt eine gute Referenz zur Verbesserung der Leistung von SOFC dar.

2. Diese Forschung ist an der Realität orientiert Anforderungen an Kontaktmaterialien mit niedrigem Widerstand und hoher Leitfähigkeit für Festoxid Brennstoffzellenstacks. Der Mechanismus des Einflusses von LaNi0,6Fe0,4O3-Partikeln Die Größenkontrolle der Leitfähigkeit und der Leistung einzelner SOFC-Zellen wurde untersucht der Einfluss von Betriebsbedingungen wie Luftsauerstoffgehalt und Thermik Zyklus der Einzelzellleistung während der LNF-Granulierung mit verschiedenen Mitteln wurde im Detail analysiert. Das Konzept der Arbeit ist relativ neuartig, die Denkweise Es ist klar, dass die aufgeführten Daten die entsprechenden Probleme gut unterstützen können und dies auch getan haben bestimmten praktischen Anwendungswert. Der Artikel hat eine klare Struktur, vernünftige Logik und standardisiertes Schreiben.