L'utilizzo di elettroliti a conduzione protonica permette di progettare elettrolizzatori funzionanti in un range di temperatura tra i 400 e i 600°C, poiché questi materiali presentano una buona conducibilità ionica e bassa energia di attivazione (<0.5 eV) a temperature inferiori rispetto agli elettroliti impiegati in celle a conduzione anionica. Come illustrato nel primo deliverable (D1.1.11.1), uno dei più promettenti sistemi elettrolitici risulta essere BaCex-y-zZrxYyO3-d (BCZY), in cui la componente di cerato di bario fornisce le proprietà elettrochimiche, mentre lo zirconato di bario conferisce stabilità chimica e meccanica. Di conseguenza, in questo report si riporta lo studio delle condizioni necessarie all'ottenimento di uno strato elettrolitico denso e stabile per il sistema BaCe0.65Zr0.2Y0.15O3-d il quale, comparato ai possibili sistemi BCZY, rappresenta un ottimo compromesso tra stabilità chimica, conducibilità e densificazione. Sono state, quindi, realizzate semicelle a bottone elettrodo supportate tramite due diversi metodi di produzione: il primo consiste nel colaggio su nastro e laminazione dei nastri ceramici (tapes) elettrodici ed elettrolitici prodotti (full TC), mentre il secondo comporta il colaggio su nastro dell'elettrodo supportante ed il successivo accoppiamento degli altri strati mediante serigrafia (TCSP). Sono stati valutati ed ottimizzati tutti i parametri di processo indispensabili ad ottenere supporti di opportuna porosità, microstruttura e stabilità meccanica nonché un elettrolita denso. I dati mostrano come sia fondamentale controllare il processo di sinterizzazione per prevenire la decomposizione della fase perovskite ed ottenere, di conseguenza, dei multistrati idonei. Entrambi i processi permettono di depositare strati omogenei, densi e ben adesi, tuttavia l'accoppiamento colaggio su nastro-serigrafia si configura come metodo più adatto per la produzione di bilayer poroso-densi rispetto agli obbiettivi di progetto.
Prototipo di semicelle elettrodo-supportate da utilizzarsi come rifermento
F Bagioni;E Mercadelli;A Sanson;A Gondolini;M Viviani;M Lo Faro
2023
Abstract
L'utilizzo di elettroliti a conduzione protonica permette di progettare elettrolizzatori funzionanti in un range di temperatura tra i 400 e i 600°C, poiché questi materiali presentano una buona conducibilità ionica e bassa energia di attivazione (<0.5 eV) a temperature inferiori rispetto agli elettroliti impiegati in celle a conduzione anionica. Come illustrato nel primo deliverable (D1.1.11.1), uno dei più promettenti sistemi elettrolitici risulta essere BaCex-y-zZrxYyO3-d (BCZY), in cui la componente di cerato di bario fornisce le proprietà elettrochimiche, mentre lo zirconato di bario conferisce stabilità chimica e meccanica. Di conseguenza, in questo report si riporta lo studio delle condizioni necessarie all'ottenimento di uno strato elettrolitico denso e stabile per il sistema BaCe0.65Zr0.2Y0.15O3-d il quale, comparato ai possibili sistemi BCZY, rappresenta un ottimo compromesso tra stabilità chimica, conducibilità e densificazione. Sono state, quindi, realizzate semicelle a bottone elettrodo supportate tramite due diversi metodi di produzione: il primo consiste nel colaggio su nastro e laminazione dei nastri ceramici (tapes) elettrodici ed elettrolitici prodotti (full TC), mentre il secondo comporta il colaggio su nastro dell'elettrodo supportante ed il successivo accoppiamento degli altri strati mediante serigrafia (TCSP). Sono stati valutati ed ottimizzati tutti i parametri di processo indispensabili ad ottenere supporti di opportuna porosità, microstruttura e stabilità meccanica nonché un elettrolita denso. I dati mostrano come sia fondamentale controllare il processo di sinterizzazione per prevenire la decomposizione della fase perovskite ed ottenere, di conseguenza, dei multistrati idonei. Entrambi i processi permettono di depositare strati omogenei, densi e ben adesi, tuttavia l'accoppiamento colaggio su nastro-serigrafia si configura come metodo più adatto per la produzione di bilayer poroso-densi rispetto agli obbiettivi di progetto.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
