بررسي پارامترهاي موثر در پوشش دهي الكتروليت YSZ بر كامپوزيت NiO-YSZ به روش رسوب دهي الكتروفورتيك (EPD) جهت كاربرد در پيل سوختي اكسيد جامد (SOFCs)

كارشناسي ارشد

در پژوهش حاضر عوامل مؤثر بر خواص لايه ‌نازكي از YSZ بر كامپوزيت NiO-YSZ كه به روش رسوب‌دهي الكتروفورتيك پوشش داده ‌شده بود، مورد بررسي قرار گرفت. اين پروژه سعي كرد كه سه گروه از عوامل تأثيرگذار بر لايه نشست الكتروليت YSZ مورد تحقيق قرار دهد. در گروه نخست، عوامل مؤثر بر سينترپذيري، ريزساختار و تخلخل كامپوزيت NiO-YSZ مانند دما، اثر فشار پرس و نيز اثر رسانايي زير لايه بررسي شد. در گروه دوم، اثر متغيرهاي مؤثر مربوط به آماده‌سازي سوسپانسيون YSZ مانند پايداري سوسپانسيون، پتانسيل زتا، غلظت جامد در سوسپانسيون، غلظت پراكنده ساز، رسانايي سوسپانسيون، pH و پيرسازي سوسپانسيون مورد بررسي قرار گرفت. در گروه سوم، اثر متغيرهاي مؤثر مربوط به فرآيند رسوب‌دهي الكتروفورتيك بر خواص لايه YSZ مانند فاصله آند تا كاتد، ولتاژ اعمالي، پهناي پالس، زمان رسوب‌دهي كل و سيكل كاري مورد بررسي قرار گرفته است. پس از رسوب‌گذاري الكتروفورتيك پودر YSZ بر زير لايه NiO-YSZ، نيم ‌پيل ساخته ‌شده در دماي بالا جهت ايجاد چسبندگي با كامپوزيت NiO-YSZ و چگالش مناسب آن سينتر شد. در نهايت با استفاده از مشاهدات ميكروسكوپ هاي نوري، الكتروني روبشي (SEM)، اندازه‌گيري دقيق وزن رسوب، چسبندگي لايه الكتروليت YSZ به زير لايه NiO-YSZ، توسط ميكرو سختي سنجي و جهت بررسي زبري سطحي توسط ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM)، بهينه ‌سازي اكثر متغيرهاي ذكرشده انجام گرفت. در اين پژوهش، جهت ساخت زير لايه، پودر هاي YSZ و NiO به ترتيب با نسبت وزني60:40 مخلوط شد و% wt10 پودرها نشاسته به مخلوط حاصله اضافه شد سپس در فشار پرس 50 بار و در دماي 1200 درجه سانتي‌گراد به مدت 3 ساعت پيش پخت گرديده است. سوسپانسيون مناسب با غلظت YSZ، g/L10 و غلظت پراكنده ساز يد g/L5/0 در اتانول آماده‌سازي شده است. فاصله آند تا كاتد، ولتاژ، پهناي پالس، زمان كل رسوب‌دهي و سيكل كاري به ترتيب mm5، V35، ms1،min6 و 50% تعيين گرديد. شرايط سينتر نهايي در دماي 1350 درجه سانتي‌گراد به مدت 4 ساعت حاصل شد كه لايه ‌نازكي از YSZ با روش رسوب دهي الكتروفورتيك ولتاژ ثابت پالسي نسبت به DC به‌صورت يكنواخت و چگال بر سطح زير لايه NiO-YSZ شكل مي‌گيرد.

190018

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر فرهاد گلستاني فرد

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

دكتر محمد شاهميري - دكتر امير مقصودي پور