سنتز نانو کامپوزیت nio-gdc به روش الکتروریسی و بررسی خواص هدایتی برای کاربرد در آند پیل سوختی اکسید جامد

چکیده محلولهای جامد بر پایه ی اکسید سریم با ساختار مکعبی فلوریت، به عنوان یک هادی مختلط یون و الکترون، دارای هدایت یونی بیشتری نسبت به زیرکونیای پایدار شده با ایتریا هستند. از این رو، استفاده از این ماده در ترکیب آند پیل سوختی اکسید جامد جاذبه بسیاری پیدا کرده است. در این پژوهش با توجه به نقش نانو ساختارهای گوناگون در بهبود خواص الکتروشمیایی و هدایتی آند، سعی شد تا برای اولین بار کامپوزیت ce 0/8 gd 0/2 o1/9 nio- به عنوان آند پیل سوختی اکسید جامد، به صورت نانو الیاف متخلخل از طریق الکتروریسی تهیه و عملکرد آن درsofc مورد ارزیابی قرار گیرد. در این پژوهش، اثر پارامترهای موثر فرآیند الکتروریسی بر مورفولوژی نانو الیاف سنتز شده از قبیل غلظت، ولتاژ، دمای کلسیناسیون، فاصله سوزن تا صفحه جمع کننده الیاف، نرخ تزریق و قطر داخلی سوزن مورد بررسی قرار گرفت. مشخصه های فیزیکی و شیمیایی نانو الیاف کامپوزیتی فوق توسط آنالیزهای xrd، tg/dta، ft-ir، sem،eds و bet ارزیابی شد. نتایج حاصل از xrdنشان داد که در نمونه های کلسینه شده در دمای?c 900، همه ی پیکها ی مربوط به دو فاز nio وgdc ظاهر می شوند که تشکیل نانو الیاف کامپوزیتی ce 0/8 gd 0/2 o1/9 nio- را به اثبات می رساند. قطر متوسط الیاف nio-gdc کلسینه شده در دمای?c 1000، nm 25±75 اندازه گیری شد. همچنین به منظور مقایسه مورفولوژی و ریز ساختار و نیز بررسی عملکرد الکتروشیمیایی آند الکتروریسی شده، نانو پودرnio-gdc با ترکیب مشابه به روش ژل احتراقی نیز سنتز شد. بررسی های bet نشان داد که سطح ویژه و حجم کل حفرات نانو الیاف مذکور به ترتیب 2/15و 3/3 برابر بیشتر از نانو ذرات سنتز شده به روش ژل احتراقی می باشد. در ادامه آندهای کامپوزیتی nio-gdc به شکل بدنه های بالک از سینتر قرص های خام تهیه شدند و هدایت یونی دو آند با میکروساختار متفاوت با استفاده از آنالیز طیف سنجی امپدانس در هوا و محدوده ی دمای ?c800-400 اندازه گیری شد. نتایج حاصل از امپدانس نشان داد که ریز ساختار و مورفولوژی آند در هدایت یونی تاثیر گذار است. عملکرد الکتروشیمیایی آند تهیه شده در این تحقیق، در یک تک سل با پایه الکترولیت ysz و ترکیب (ni-gdc/ysz/lsm) اندازه گیری شد. تک سل ساخته شده با آند الکتروریسی شده یک ولتاژ مدار باز v2/1و ماکسیمم چگالی توان mw/cm2 55 از خود نشان داد.