پژوهشگران پیل سوختی سرامیکی جدیدی ایجاد کردهاند که پایداری و عملکرد بالایی را ارائه میدهد
محدوده کاربرد پیلهای سوختی سرامیکی که تا کنون تنها به دلیل مشکلات مربوط به راه اندازیهای مکرر برای تولید نیرو در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار گرفته است، انتظار میرود که در زمینه های جدیدی مانند وسایل نقلیه برقی، روباتها و هواپیماهای بدون سرنشین گسترش یابد.
به موسسه علم و فناوری کره (KIST) اعلام کرد که تیمی به سرپرستی دکتر جی وون سون در مرکز تحقیقات مواد انرژی، از طریق پژوهشهای مشترک با پروفسور سونگ مین هان در موسسه پیشرفته علم و فناوری کره (KIST)، فناوری جدیدی را توسعه دادهاست که با کاهش قابل توجه مقدار و اندازه کاتالیزور نیکل در آند با استفاده از فناوری فیلم نازک، فرسایش ناشی از چرخه اکسایش-کاهش را که عامل اصلی تخریب پیل سوختی سرامیکی است، مهار میکند.
سلولهای سوختی سرامیکی، نماینده پیلهای سوختی با درجه حرارت بالا، عموماً در دمای بالا ۸۰۰ درجه سانتیگراد یا بالاتر عمل میکنند. بنابراین، کاتالیزورهای ارزان قیمت، مانند نیکل، میتوانند در این سلولها استفاده شوند؛ در مقابل پیلهای سوختی الکترولیت پلیمری با دمای پایین که از کاتالیزورهای گران قیمت پلاتین استفاده میکنند. نیکل معمولاً تقریباً ۴۰% حجم آند پیل سوختی سرامیکی را شامل میشود. با این حال، از آنجا که نیکل در دماهای بالا تجمع مییابد، هنگامی که پیل سوختی سرامیکی در معرض فرآیندهای اکسیداسیون و کاهش همراه با چرخه توقف راه اندازی مجدد قرار میگیرد، گسترش غیرقابل کنترل رخ میدهد. این منجر به تخریب کل ساختار پیل سوختی سرامیکی میشود. این عیب کشنده مانع از تولید نیرو توسط پیلهای سوختی سرامیکی در مواردی میشود که نیاز به راه اندازی مکرر دارد.
در تلاش برای غلبه بر این، تیم دکتر جی وون سون در KIST یک مفهوم جدید برای یک آند ایجاد کردند که حاوی نیکل کمتری است، فقط ۲۰/۱ پیل سوختی سرامیکی معمولی. این مقدار نیکل کاهش یافته باعث میشود ذرات نیکل موجود در آند از یکدیگر جدا بمانند. برای جبران کاهش مقدار کاتالیزور نیکل، سطح نیکل از طریق تحقق ساختار آندی که در آن نانوذرات نیکل به طور مساوی در سراسر ماتریس سرامیک با استفاده از یک فرآیند رسوب لایه نازک توزیع شدهاند، به شدت افزایش مییابد. در پیلهای سوختی سرامیکی که از این آند جدید استفاده میکنند، هیچگونه خرابی یا تخریب عملکردی پیلهای سوختی سرامیکی حتی پس از بیش از ۱۰۰ چرخه اکسایش-کاهش، در مقایسه با پیلهای سوختی سرامیکی معمولی که پس از کمتر از ۲۰ چرخه از کار افتاد، مشاهده نشد. علاوه بر این، قدرت خروجی پیلهای سوختی سرامیکی با آند جدید، با وجود کاهش قابل توجه محتوای نیکل، ۵/۱ برابر سلولهای معمولی بهبود یافت.
دکتر جی وون سون اهمیت این مطالعه را توضیح داد و اظهار داشت: "پژوهشهای ما در مورد پیل سوختی آند جدید به طور سیستماتیک در هر مرحله، از طراحی تا تحقق و ارزیابی، بر اساس درک ما از شکست اکسایش-کاهش انجام شد که یکی از عوامل اصلی تخریب پیلهای سوختی سرامیکی است. " دکتر سون همچنین اظهار داشت: "پتانسیل استفاده از این پیلهای سوختی سرامیکی در زمینه هایی غیر از نیروگاهها، مانند تحرک، بسیار زیاد است. "
گرداورندگان: دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان- مهندس ریحانه گودرزی
منبع: https://www.azom.com/news.aspx?newsID=۵۵۵۹۵
|