Studio ed ottimizzazione di inchiostri serigrafici anodici per Celle a Combustibile ad Ossidi Solidi Metallo Supportate (MS-SOFC)

This activity deals with the study and optimization of anodic SLT-GDC layers with engineered microstructure able to guarantee the best anode performance for Metal Supported Solid Oxide Fuel Cell (MS-SOFC) applications. For this purpose, the whole production process was optimized to produce anodic layers with the suitable porosity and a well interconnected SLT-GDC network. For this purpose conventional ball milling and planetary milling processes eventually coupled with a sonicating treatment were evaluated as possible techniques to effectively disperse the powders. The effects of the procedure used to prepare the inks and of the addition of a catalyst (nickel) onto the microstructure of the final anodic layer were evaluated. The nature and the amount of deflocculant to be added to the suspension to obtain a stable screen printing ink were also studied. All the inks formulated were characterized through rheological and thermal analyses. The inks produced were screen printed onto both side of YSZ pellets to obtain symmetrical button cells. Moreover the same inks were, screen printed on the impregnated-metal substrates in order to level their asperities and to smooth their surface roughness to allow the deposition of the thin electrolytic film. Finally, the sintered anode layers, screen printed onto either YSZ pellets and impregnated-metal substrates were morphologically characterized.

Lo scopo di questo lavoro è lo studio e l'ottimizzazione di strati anodici di SLT-GDC con microstruttura ingegnerizzata adatti a garantire le migliori performance anodiche per applicazioni in Celle a Combustibile ad Ossidi Solidi Metallo Supportate (MS-SOFC). In particolare è stato ottimizzato il processo di produzione perper ottenere strati anodici con livelli e dimensione di porosità ottimali all'applicazione e un network ben interconnesso di SLT-GDC. A tal scopo sono state prese in considerazione diverse tecniche di miscelazione/macinazioni quali ball milling convenzionale e mulino planetario eventualmente accoppiati con un trattamento di sonicazione per disperdere/macinare efficacemente le polveri anodiche. . E' stato accuratamente valutato l'effetto della procedura utilizzata per la preparazione dell'inchiostro nonché dell'addizione di un catalizzatore (nichel) all'interno della pasta serigrafica sulla microstruttura dello strato anodico prodotto. Sono stati inoltre studiati la natura e la quantità di deflocculante da addizionare alla polvere in modo da ottenere un inchiostro stabile ed omogeneo idoneo al processo segrigrafico.Tutti gli inchiostri formulati sono stati caratterizzati attraverso prove reologiche e termiche. Gli inchiostri prodotti sono stati depositati su entrambe le facce di pellets di YSZ per la produzione di celle simmetriche. Gli stessi inchiostri sono stati applicati su substrati metallici opportunamente impregnati, al fine di livellare le asperità del substrato e appianare la rugosità superficiale per permettere la deposizione di films elettrolitici sottili. La microstruttura degli strati anodici depositati sia su pastiglie di YSZ che su substrati metallici impregnati è stata analizzata mediante microscopia elettronica a scansione.