Nosilec: prof. dr. Jadran Maček (FKKT)
Cilj tega projekta je priprava materialov in razvoj procesov za njihovo proizvodnjo za različne tipe gorivnih celic: SOFC, PEM, DFAFC in AFC gorivne celice. Materiali se uporabljajo za pripravo anod, katod, elektrolitov (samo za SOFC) in vmesnikov (samo za SOFC). Za AFC se pripravi materiale, komponente in jih integrira v delujoč model gorivne celice.
Visokotemperaturne gorivne celice – SOFC - lahko uporabljajo širok spekter goriv in so bistveno manj občutljive na razne primesi v gorivih kot ostali tipi gorivnih celic. Primarno so namenjene za večje stacionarne energetske objekte. V ta sklop sodi priprava tako anodnih in katodnih materialov ter materialov za elektrolit in vmesnik. Na delovanje elektrod in tudi ostalih komponent SOFC sistema ima ključen vpliv sestava teh materialov potem, ko se vgradijo v gorivno celico. Najbolj izpostavljene so elektrode pri katerih v temperaturnem območju od 650 °C do 1000 °C potekajo reakcije redukcije oksidanta in oksidacije goriva. Kot elektrode se uporabljajo različni kompozitni materiali kovina/keramika ali keramika/keramika. Anodni materiali (npr. Ni/YSZ, Ni/GDC, Ni/SDC, ....); elektroliti (npr. YSZ, GDC, SDC, ....) in katodni materiali (LSM, ...).
|
Enako pomemben vpliv na delovanje elektrod imajo tudi mikromorfološke lastnosti elektrod, disperzija oziroma porazdelitev različnih faz v kompozitu, elektronska in ionska prevodnost, poroznost ipd. Od komponent SOFC sistema se zahteva tudi dolga življenjska doba ob minimalni izgubi aktivnosti (v primeru elektrod) oziroma sprememb v drugih karakteristikah uporabljenih materialov. Vse te lastnosti so v veliki meri pogojene s procesom priprave teh materialov. Pri sintezi materialov za SOFC celice bomo modificirali sestavo teh materialov, mikrostrukturne značilnosti in procese za njihovo pripravo.
Gorivne celice na metanojsko kislino – DFAFC – lahko kot gorivo uporabljajo metanojsko kislino. Prednost tega tipa celic pred direktno metanolno gorivno celico - DMFC je, da je metanojska kislina manj strupena kot metanol in boljši izkoristki konverzije kemijske energije goriva v električno. V primerjavi s PEMFC pa je prednost v shranjevanju goriva pri običajnem atmosferskem tlaku zato odpade visokotlačno shranjevanje vodika in v večji energijski gostoti goriva. Materiali za elektrode bodo nanosi platine in paladija na ogljik in ogljikove nanocevke.
Alkalne gorivne celice – AFC – uporabljajo kot gorivo vodik in delujejo pri najnižji temperaturi okoli 70 °C. Elektrolit je kalijev hidroksid elektrode pa so iz kompozitov kovina/PTFE (nikelj za anodo in srebro za katodo) oziroma druge kombinacije. Njihova prednost je v kratkem odzivnem času in v tem, da za elektrokatalizatorje ni nujna uporaba žlahtnih kovin. V okviru projekta se izbere ustrezne metode za pripravo plinskih difuzijskih elektrod, določi parametre oblikovanja elektrod in izdela model delujoče gorivne celice.
|
Razvojni programi 