عملکرد سلول تک-محفظه ای سوخت اکسید جامد (SOFC) بین 350 و 900 درجه در ترکیبات جاری متان، اتان، پروپان، یا گاز مایع و هوا با یک نسبت حجمی 1 برای سوخت/ هوا مورد مطالعه قرار گرفت که در آن اکسیداسیون آنها با خیال راحت بدون انفجار انجام شد. در میان همه مواد الکترود آزمایش شده،Ni-Ce0.8Sm0.2O1.9 آلیاژ cermet و اکسید Sm0.5Sr0.5CoO3 به ترتیب به عنوان بهترین آند و کاتد در ترکیبات مختلف گاز عمل نمودند. یک سلول ساخته شده الکترولیت La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3 با دو الکترود بیشتر از 900 میلی ولت در ترکیب متان و هوا بین 600 تا 800 درجه و در ترکیب اتان-هوا بین 450 و 650 درجه تولید شد. یک مقاومت کوچک در برابر واکنش برای الکترود، با کاهش ضخامت الکترولیت، منجر به افزایش چگالی توان شد. اوج چگالی توان در 450 درجه از 34 تا 101 میلی وات سانتی متر با کاهش ضخامت الکترولیت به اندازه 0.50-0.18 میلی متر افزایش یافت. مکانیزم کاری SOFC تک-محفظه ای در دماهای مختلف نیز با اندازه گیری فعالیت کاتالیزوری دو الکترود برای اکسیداسیون جزئی هیدروکربن ها مورد مطالعه قرار گرفت.
در سراسر جهان، علاقه به توسعه و تجاری سلول های سوخت برای وسایل نقلیه و دستگاه های برقی قابل حمل وجود دارد. این یک مفهوم در حال حاضر پذیرفته شده است که سلول های سوختی الکترولیت پلیمری (PEFCs) تنها دستگاه با قابلیت کار در دماهای پایین هستند. با این حال، ما معتقدیم، که PEFCs از نقطه نظر عملی کامل نمی باشد، چرا که آنها نیاز به هیدروژن به عنوان سوخت دارند که از لحاظ ذخیره سازی و حمل و نقل غیر عملی است. بنابراین، یک اصلاح خارجی باید برای تبدیل الکل های با دوام تر و هیدروکربن ها به هیدروژن، در نتیجه غلبه کردن بر قابلیت حمل مورد استفاده قرار گیرد. موفقیت های اخیر در مورد سلول های سوخت جامد اکسید (SOFCs) وجود داشته است که به خوبی بین 500 تا 700 درجه به طور مستقیم با استفاده از الکل و هیدروکربن ها به عنوان سوخت عمل نموده اند.کاهش بیشتر در درجه حرارت عملیاتی SOFCs اصلاح کننده- داخلی و افزایش مقاومت حرارتی و در برابر شوک مکانیکی، این تکنولوژی را به جایگزینی مطمئن برای PEFCs تبدیل نموده است.
نوع جدیدی از سلول سوختی که از سلول های سوخت متداول در طراحی و اصول متمایز است، توسط بسیاری از محققان پیشنهاد شده است. این سلول سوختی متشکل از تنها یک محفظه گاز است که در آن هر دو آند و کاتد در معرض ترکیب مشابه از سوخت و هوا قرار می گیرند. ما از یک سلول سوختی تک-محفظه ای (SCFC) به عنوان یک نماد برای این نوع از سلول سوختی استفاده خواهیم کرد. از آنجا که هیچ نیازی به جدا کردن منبع سوخت و هوا وجود ندارد، این سلول از نظر حرارتی و شوک مکانیکی، نسبت به سلول های سوختی معمولی، مقاوم است. ما به تازگی در استفاده از این طراحی سلول برای یک SOFC ساخته شده از الکترولیت زیرکونیا-ایتریا (YSZ) تثبیت شده با یک آند مبتنی بر نیکل و یک کاتد مگنتیت استرانسیوم دوپ لانتانیم (LSM) موفق بوده ایم. این SCFC نمایشگر چگالی توان بالا در ترکیب سیال متان و هوا است، اما باید در دمای بالای 950 درجه به منظور دستیابی به هدایت یونی کافی در الکترولیت جامد بهره برداری شود.
- این مقاله در نشریه IOP منتشر شده و ترجمه آن با عنوان ترکیبات هیدروکربن هوا در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
