Produzione di semicelle NiO-GDC/GDC mediante colaggio su nastro e serigrafia

This activity deals with the study and optimization of the production process needed to obtain tape cast anode substrates with engineered porosity and microstructure, and anode-supported half-cells working at intermediate temperatures coupling tape casting and screen printing. For this purpose, a completely planar and crack-free NiO-GDC substrates with the suitable porosity were obtained by tape casting. Particularly, the influence of the pore former addition on the properties of the anodic substrate was deeply studied and evaluated. The half-cells production involved the optimization of the cofiring process of the anodic substrates obtained by tape casting and the electrolyte deposited by screen printing. To produce a completely dense electrolytic layer, the influence of the sintering aid addition on the densification of the GDC powder was evaluated. Different screen printing inks were, therefore, optimized in order to obtain homogeneous and crack-free green films. The influence of different process parameters like thickness of the screen printed layer, pressing of the green anode-electrolyte bilayer, shrinkage of the substrate and the sintering set-up were accurately studied in order to obtain perfectly planar and crack-free anode-supported half-cells of 5x5cm2 of dimensions.

Questa attività è stata focalizzata sullo studio e l'ottimizzazione del processo di produzione mediante colaggio su nastro di substrati anodici a porosità e microstruttura ingegnerizzata e di semicelle ad ossido solido anodo supportate, a conduzione anionica, operanti a temperature intermedie. Inizialmente l'attività è stata focalizzata sull'ottenimento di substrati ceramici a base di NiO-GDC integri, planari e con porosità adeguata all'applicazione desiderata. Più precisamente, in questo stadio, è stata studiata l'influenza dell'agente porizzante sulle caratteristiche morfologico-microstrutturali del supporto anodico. La produzione della semicella ha invece previsto lo studio del processo di co-firing del substrato anodico ottenuto mediante tape casting e dell'elettrolitita depositato mediante serigrafia. Per l'ottenimento dello strato elettrolitico completamente denso è stata valutata l'influenza dell'aggiunta di un additivo di sinterizzazione sulla densificazione della GDC. Sono quindi stati ottimizzati inchiostri serigrafici per la produzione di film verdi omogenei e non criccati. E', infine, stata studiata l'influenza di diversi parametri o variabili di processo quali spessore dello strato elettrolitico, pressatura del bi-layer anodo/elettrolita in verde, ritiro del supporto anodico e set-up di cottura al fine di ottenere bilayer anodo-elettrolita di dimensione 5x5cm2 integri e perfettamente planari.