La x Sr 1-x Cr y Mn 1-y-z Ni z O 3- segajuhtelektroodi stöhhiomeetrilise koostise ja elektrokeemilise mõõtesüsteemi elektroodide omavahelise paigutuse mõju impedantsspektroskoopilise analüüsi tulemustele
Dokumentinformationen
| Autor | Mait Ainsar |
| Schule | Tartu Ülikool |
| Fachrichtung | Keemia |
| Veröffentlichungsjahr | 2019 |
| Ort | Tartu |
| Dokumenttyp | Bakalaureusetöö |
| Sprache | Estonian |
| Seitenanzahl | 67 |
| Format | |
| Größe | 2.31 MB |
- tahkeoksiidne kütuseelement
- segajuhtelektroodi
- impedantsspektroskoopia
Zusammenfassung
I. Einleitung
Die Untersuchung der La x Sr 1-x Cr y Mn 1-y-z Ni z O 3- segajuhtelektroodi stöhhiomeetrilise koostise und deren Einfluss auf die elektrochemische Messzelle ist von zentraler Bedeutung für die Entwicklung effizienter TOKE (Tahkeoksiidne kütuseelement) Systeme. Diese Systeme wandeln chemische Energie in elektrische Energie um und arbeiten bei hohen Temperaturen zwischen 500 und 1000 °C. Die Verwendung von perovskitischen Materialien als Anoden hat sich als vielversprechend erwiesen, da sie eine hohe ionische und elektronische Leitfähigkeit aufweisen. Die vorliegende Arbeit analysiert die Auswirkungen der elektrochemischen Zellgeometrie auf die Qualität der experimentellen Impedanzdaten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung von porösem Pt als Stromkollektor die Leistung der Elektroden signifikant verbessert. Die anfängliche Aktivität der nicht-porösen Elektroden war bemerkenswert hoch, was auf die Effizienz der verwendeten Materialien hinweist.
1.1 Bedeutung der Materialwahl
Die Wahl der Materialien für die Anoden ist entscheidend für die Effizienz von SOFC (Solid Oxide Fuel Cells). In der Arbeit wird die Degradation der Anoden durch die Zersetzung der perovskitischen Struktur untersucht. Es wird festgestellt, dass die Aktivität der Elektroden schnell abnimmt, was auf die Notwendigkeit hinweist, stabilere Materialien zu entwickeln. Die Fehljustierung zwischen Arbeits- und Gegenelektrode hat ebenfalls einen negativen Einfluss auf die Messgenauigkeit, der jedoch mit abnehmender Aktivität der Elektroden verringert wird. Diese Erkenntnisse sind für die zukünftige Forschung und Entwicklung von MIEC (Mixed Ionic Electronic Conductors) Anoden von großer Bedeutung.
II. Methodik
Die Methodik zur Herstellung und Charakterisierung der segajuhtelektroodi umfasst mehrere Schritte. Zunächst werden die segajuhtoksiidipulbrid durch Brennprozess synthetisiert, gefolgt von der Herstellung der Testzellen. Die Impedanzspektroskopie wird verwendet, um die elektrochemischen Eigenschaften der Anoden zu messen. Die Analyse der Mikrostruktur und der chemischen Zusammensetzung der Oberflächen ist entscheidend, um die Leistung der Elektroden zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Geometrie der Messzelle einen signifikanten Einfluss auf die Impedanzmessungen hat. Diese Erkenntnisse sind für die Optimierung der elektrokeemiliste mõõtesüsteem von großer Bedeutung.
2.1 Herstellung der Testzellen
Die Herstellung der Testzellen erfolgt durch präzise Kontrolle der Materialzusammensetzung und der Herstellungsbedingungen. Die Verwendung von hochreinen Rohstoffen ist entscheidend, um die gewünschten Eigenschaften der Anoden zu erreichen. Die Impedanzmessungen werden unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt, um die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse sicherzustellen. Diese Methodik ermöglicht eine detaillierte Analyse der elektrochemischen Eigenschaften und trägt zur Verbesserung der TOKE-Technologie bei.
III. Ergebnisse und Diskussion
Die Ergebnisse der Impedanzmessungen zeigen signifikante Unterschiede in der Leistung der verschiedenen Anodenmaterialien. Die LSCMN Anoden zeigen eine überlegene Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Materialien. Die Analyse der Impedanzspektren ermöglicht es, die kinetischen Prozesse zu verstehen, die die Leistung der Anoden beeinflussen. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Optimierung der elektrokeemiliste mõõtesüsteem und der Anodenstruktur entscheidend für die Verbesserung der Effizienz von SOFC ist. Diese Erkenntnisse haben weitreichende Implikationen für die Entwicklung nachhaltiger Energiequellen.
3.1 Einfluss der Anodenstruktur
Die Struktur der Anoden hat einen direkten Einfluss auf die elektrochemischen Eigenschaften. Die Verwendung von nanostrukturierten Materialien führt zu einer erhöhten Reaktionsoberfläche und damit zu einer verbesserten Leistung. Die Ergebnisse zeigen, dass die Degradation der Anoden durch strukturelle Veränderungen während des Betriebs beeinflusst wird. Diese Erkenntnisse sind entscheidend für die Entwicklung langlebiger und effizienter TOKE Systeme.
Dokumentreferenz
- Tahkeoksiidne kütuseelement (TOKE)
- Metaani reformimine ja väävliühenditest puhastamine
- Perovskiitsed anoodid
- Ni-YSZ anoodimaterjal
- Ni regenereerimine redoktsüklitega