بررسي عوامل موثر بر ريز ساختار و خواص كامپوزيت NiO-SDC ريخته گري ژلي شده جهت كاربرد در آند پيل سوختي اكسيد جامد

Study of effective factors on microstructure and properties of gel cost NiO/SDC composite as an anodes application in solid oxide fuel cell

كامپوزيت اكسيد نيكل–ساماريومدوپ شده در سريا (NiO-SDC)يك تركيب مناسب در آند پيل سوختي اكسيد جامد است. در اين پژوهش، ابتدا نانو پودر NiO-SDC از روش سل– ژل احتراقي و با استفاده از عامل ژل ساز اسيد سيتريك بعنوان احيا كننده (سوخت)با تركيب فازي كامپوزيت %50 NiO-%50 Ce0.8sm0.2O1.9 سنتز شد. اندازه ي بلورك پودر سنتز شده بعد از كلسينه شدن در دماي oC700برابر nm 11و سطح ويژه ي m2/g43/30اندازه گيري شد. ويژگي هاي پودر سنتز شده توسطآزمايش هايDTA/TG، XRD،BET،SEM مورد بررسي قرار گرفت.در ادامه با استفاده از روش ريخته گري ژلي قطعات متخلخل استوانه اي شكل ازپودر نانو كامپوزيت NiO-SDCحاصل شد. براي اين منظور ابتدا دوغاب پايداري در محيط آبي و با استفاده از ديسپرزنت و آگار (عامل ژل ساز) تهيه شد. در اين مرحله پايداري دوغاب ها با درصد جامد مناسب براي رسيدن به قطعات سالم ريخته گري شده با كمك آزمون زتا پتانسيل و ريومتري مورد بررسي قرار گرفتند. قطعات ريخته گري شده پس از خشك شدن در دماي oC1250 به مدت 2 ساعت سينتر شدند. تركيب فازها و ريز ساختار نمونه هاي سينتر شده توسط پراش اشعه ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) بررسي گرديد. همچنين براي تعيين توزيع و ميزان تخلخل هاي قطعه از تخلخل سنجي جيوه اي استفاده شد. در نهايت نمونه هاي ريخته گري ژلي شده فاقد عيب از دوغاب حاوي 60 درصد وزني جامد NiO-SDCبا چگالي بالك gr/cm326/2 و ميانگين اندازه تخلخل µm7/3ساخته شد.

The composite of Nickel Oxide-Samarium doped Ceria , NiO-SDC (Ce0.8sm0.2O1.9), is used as the solid oxide fuel cell anode. In this study, nanoparticles of NiO-SDC were synthesized through sol - gel combustion method using citric acid geling agent as a reducing agent (fuel) and metal nitrates as oxidants. The characteristics of the synthesized powder were analyzed through methods such as DTA/TG, XRD, BET and SEM. Then the porous parts (50:50 wt%) of NiO-SDC composite with open porosity of 64% were produced by gel-casting based on the help of agar gel. Agar was used due to non-toxicity and its ability in producing a strong gel. The composite was prepared as a stable suspension by combining NiO-SDC (50:50 wt%) in aqueous environment along with 3 wt% of DOLAPIX CE-64 as stabilizer and 2.5 wt% of agar. The rheological behavior of suspension was studied through changing the percentage of the solid and the concentration of the geling agent. The optimum amount of DOLAPIX CE-64 was determined based on deposition and zeta potential. The phase composition and microstructure of sintered powder samples was studied by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Moreover, the distribution and porosity of the parts were determined through Mercury Porosimetry method.