La tecnologia delle celle a ossidi solidi (SOC) rappresenta una delle possibilità più promettenti nel prossimo futuro grazie alla loro capacità di convertire direttamente l'energia chimica immagazzinata in un'ampia gamma di combustibili in energia elettrica, con un'elevata efficienza e basse emissioni. I principali limiti al loro sviluppo sono attualmente legati alle alte temperature di utilizzo, che ne riducono la durata e aumentano i costi di produzione. I materiali elettrolitici, quindi, giocano un ruolo chiave nel determinare sia il meccanismo elettrochimico sia la temperatura di esercizio, essendo determinati dalla natura e dall'energia di attivazione del processo di conduzione. Per questo motivo, i materiali di tipo perovskite, come il BaCe1-x-y-zZrxYyYbzO3-? (BCZYYb), sono studiati per la loro doppia conduttività a temperature intermedie (500-700°C), la buona stabilità termochimica, la resistenza al coking e la tolleranza allo zolfo. In questo sistema, il processo di conduzione protonica si attiva a temperature inferiori rispetto a quello di conduzione anionica, rendendo questi nuovi materiali competitivi rispetto a quelli a conduzione singola. Inoltre, è stato dimostrato come la conduzione mista migliori drasticamente le prestazioni del SOC, consentendo numerose applicazioni in celle reversibili. Rispetto all'obbiettivo di questo deliverable, sono stati confrontati i metodi di sintesi stato dell'arte (sol-gel e sintesi allo stato solido) per ottenere polveri elettrolitiche di BaCe0,7Zr0,1Y0,1Yb0,1O3-? (BCZYYb7111) e BaCe0,4Zr0,4Y0,1Yb0,1O3-? (BCZYYb4411). Attraverso caratterizzazioni microstrutturali e morfologiche è stato possibile determinare come i diversi parametri di sintesi possano influenzare la struttura e la purezza della fase target. I risultati dimostrano che, per l'ottenimento della fase perovskitica pura è necessario considerare il metodo sol gel. La sintesi sol gel è stata quindi designata come metodologia valida per proseguire il progetto.
Sintesi di almeno 2 polveri di materiali elettrolitici con diversa composizione chimica (quantità minima 500 mg) per la realizzazione di celle RSOC
F Bagioni;E Mercadelli;
2023
Abstract
La tecnologia delle celle a ossidi solidi (SOC) rappresenta una delle possibilità più promettenti nel prossimo futuro grazie alla loro capacità di convertire direttamente l'energia chimica immagazzinata in un'ampia gamma di combustibili in energia elettrica, con un'elevata efficienza e basse emissioni. I principali limiti al loro sviluppo sono attualmente legati alle alte temperature di utilizzo, che ne riducono la durata e aumentano i costi di produzione. I materiali elettrolitici, quindi, giocano un ruolo chiave nel determinare sia il meccanismo elettrochimico sia la temperatura di esercizio, essendo determinati dalla natura e dall'energia di attivazione del processo di conduzione. Per questo motivo, i materiali di tipo perovskite, come il BaCe1-x-y-zZrxYyYbzO3-? (BCZYYb), sono studiati per la loro doppia conduttività a temperature intermedie (500-700°C), la buona stabilità termochimica, la resistenza al coking e la tolleranza allo zolfo. In questo sistema, il processo di conduzione protonica si attiva a temperature inferiori rispetto a quello di conduzione anionica, rendendo questi nuovi materiali competitivi rispetto a quelli a conduzione singola. Inoltre, è stato dimostrato come la conduzione mista migliori drasticamente le prestazioni del SOC, consentendo numerose applicazioni in celle reversibili. Rispetto all'obbiettivo di questo deliverable, sono stati confrontati i metodi di sintesi stato dell'arte (sol-gel e sintesi allo stato solido) per ottenere polveri elettrolitiche di BaCe0,7Zr0,1Y0,1Yb0,1O3-? (BCZYYb7111) e BaCe0,4Zr0,4Y0,1Yb0,1O3-? (BCZYYb4411). Attraverso caratterizzazioni microstrutturali e morfologiche è stato possibile determinare come i diversi parametri di sintesi possano influenzare la struttura e la purezza della fase target. I risultati dimostrano che, per l'ottenimento della fase perovskitica pura è necessario considerare il metodo sol gel. La sintesi sol gel è stata quindi designata come metodologia valida per proseguire il progetto.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
