LaNi0.6Fe0.4O3 SOFC カソード材料

LaNi0.6Fe0.4O3 カソード接点材質: 導電性 特性操作と SOFC の電気化学的性能に対するその影響

ZHANG Kun、WANG Yu、ZHU Tenglong、SUN Kaihua、 ハン・ミンファン、チョン・チン。 LaNi0.6Fe0.4O3 カソード 接点材質: 導電特性の操作とその効果 SOFC の電気化学的性能に関する[J]。無機材料ジャーナル、DOI: 10.15541/jim20230353.

カソードとインターコネクタの接点の模式図 インターフェース

フラットの組み立て工程中 固体酸化物型燃料電池 (SOFC) スタック、セラミック間の直接接触 カソードと金属コネクタが劣化しており、ストレスが高くなります。簡単に 大きな界面接触抵抗が発生し、それが影響を及ぼします。 スタックのパフォーマンスと安定性。カソードコンタクト層は通常、 界面の接触を改善するためにカソードとコネクターの間に追加されます。 LaNi0.6Fe0.4O3 (LNF) は、高い導電性と優れた特性を備えています。 カソードおよびコネクタの材料と熱膨張係数を一致させます。それ 平板型SOFCで広く使用されている接触層材料です。ただし、その間、 スタックを長期間稼働させると、LNF には粒子の粗大化などの現象が発生します。 表面抵抗が大きく変化し、損傷につながります。 インターフェースに接触するため、スタックのパフォーマンスに影響を与えます。朱騰龍氏の研究 南京科学技術大学のグループは、乾式法と乾式法という 2 つの方法を使用しました。 プレス造粒と高温焼結により大きな粒子を調製します LNF 材料を使用し、電流下での表面抵抗の変化を研究しました。 負荷とSOFC単セルの電気化学的性能への影響。

ASR 750 °C および 1A/cm2 での時間に対する LNF の変化、使用前の LNF の SEM 画像 ASR テスト後 (a) 初期。 (b) 事後テスト

研究が示しています。未処理と比べて 乾式加圧造粒したLNF-1、LNF-2、LNF-3と 高温焼結では初期表面抵抗が低くなります。粒子 小さな粒子サイズの LNF のサイズは、電流負荷の下で大幅に増加します。 乾式プレスで造粒したLNF-2は粒子径が大きくなりますが、 より優れた焼結活性を保持するため、より明らかな焼結も示されます。 電流負荷下ではこの現象が起こり、シート抵抗が減少します。 LNF-3 高温焼結前処理を施したものは基本的には失われています。 焼結活性が高く、その作用下でも粒子サイズはほとんど変化しません。 電流の影響を受けないため、表面抵抗は安定したままになります。さらに、オーミック 粒子サイズが大きい LNF-2 および LNF-3 単細胞のインピーダンスは小さい LNF-1 よりも、接触コンポーネント面積が低いことに関連しています。 抵抗が向上し、カソード界面の接触が向上します。同時に、両方の LNF-2 そして、LNF-3 単一細胞は分極抵抗がより小さいことを示しました。 LNF の粒径を大きくすると、LNF の透過と拡散が改善されます。 カソード側の空気中の酸素。複数の熱サイクル実験では、 LNF-2 単セルは優れた初期電気化学性能を示しましたが、 独自の性質により良好な焼結活性を保持していました。長期的には 高温での動作と複数の電気化学的性能テスト、 粒子が粗大化する可能性が高く、毛穴の損傷や界面の原因となります。 剥離が起こり、単セルの性能が大幅に低下します。で 対照的に、高温焼結を受けた LNF-3 材料 前処理は焼結活性が低く、良好な構造を維持できます。 高温熱サイクル中の安定性。

EIS 部分酸素下での単一細胞のスペクトル (a) および DRT フィッティング プロット (b) 2.1×104 Pa および 3×103 Pa の圧力、およびそれらに対応するオーム抵抗 (c) および分極抵抗(d)

この記事のハイライト:

１．未処理のLNF-1材と比較して、 粒子制御された LNF-2 および LNF-3 はシート抵抗を低減できます。表面 接触コンポーネントの抵抗は、次の条件下ですぐに定常状態に達します。 現在の負荷に耐え、長期にわたって安定した構造を維持できます。 現在の負荷条件。

２．大粒径LNF接触材 カソード界面の接触を最適化し、酸素の拡散と輸送を促進できます。 正極側の効果を高め、単一セルの出力性能を向上させます。

3. 乾式プレス造粒LNF素材 一定の焼結活動がまだ残っているため、熱サイクルが悪化します。 安定性。高温焼結前処理により大幅な改善が可能 熱時のLNFカソード接点材料の構造安定性 サイクリングおよび放電プロセス。

回路図 後の単セルのカソード接触界面の図と SEM 画像 熱サイクル

コメント:

1. この記事では、著者は によるカソード接点アセンブリの表面抵抗の変化 LNF 材料の粒子サイズと電気化学的影響 SOFC単セルの性能と安定性。増加していることがわかった 高温焼結により粒子サイズが小さくなり、シートが微細化されます。 カソード接点アセンブリの抵抗。表面抵抗 接触コンポーネントは電流負荷の下ですぐに定常状態に達することができ、 長期の電流負荷条件下でも構造を安定に維持でき、 これは、SOFC の性能を向上させるための良い参考資料となります。

2. この研究は現実を対象としています。 固体酸化物用の低抵抗かつ高導電率の接点材料のニーズ 燃料電池スタック。 LaNi0.6Fe0.4O3粒子の影響メカニズム 導電率とSOFC単セルの性能に関するサイズ制御が研究され、 空気中の酸素含有量や熱などの動作条件の影響 さまざまな手段を使用した LNF 造粒中の単一セルのパフォーマンスのサイクル を詳しく分析しました。論文のコンセプトは比較的斬新で、考え方は 明確であり、リストされたデータは対応する問題を十分に裏付けることができ、 一定の実用化価値。文章の構成が明確なので、 合理的な論理と標準化された文章。