Komposit nano La0.6 Sr0.4 Co0.2 Fe0.8O3-8−SDC karbonat sebagai katod bagi sel fuel oksida pepejal bersuhu rendah
Penyelidikan berkaitan bahan katod dikenalpasti sebagai kunci kepada penambahbaikan prestasi sel fuel oksida pepejal bersuhu rendah (low temperature solid oxide fuel cell, LTSOFC). Pembangunan bahan katod komposit merupakan pendekatan yang semakin mendapat perhatian untuk meningkatkan prestasi katod...
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Thesis |
| Published: |
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://eprints.uthm.edu.my/4637/ http://eprints.uthm.edu.my/4637/1/HAMIMAH_BINTI_ABD.RAHMAN.pdf |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Summary: | Penyelidikan berkaitan bahan katod dikenalpasti sebagai kunci kepada penambahbaikan
prestasi sel fuel oksida pepejal bersuhu rendah (low temperature solid oxide fuel cell, LTSOFC).
Pembangunan bahan katod komposit merupakan pendekatan yang semakin
mendapat perhatian untuk meningkatkan prestasi katod LT-SOFC terutamanya bagi
sistem berasaskan komposit karbonat. Kajian ini menumpu kepada penghasilan katod
komposit La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3- berkarbonat pada pelbagai suhu kalsin dan komposisi
bagi LT-SOFC. Perkaitan di antara sifat serbuk katod yang dipengaruhi oleh komposisi
dan suhu kalsin, kaedah pembentukan katod dan prestasi sel tunggal dikaji bagi
mendapatkan sistem sel LT-SOFC yang baik. Komposit seria terdop samarium karbonat
(SDCC) dan komposit NiO-SDCC masing-masing dipilih sebagai bahan elektrolit dan
anod untuk sistem LT-SOFC ini. Katod LSCF-SDCC dihasilkan pada nisbah peratus
berat LSCF terhadap SDCC 50:50 (LSCF-SDCC55), 60:40 (LSCF-SDCC64) dan 70:30
(LSCF-SDCC73) melalui pengisaran bebola bertenaga tinggi. Kesemua serbuk katod
LSCF-SDCC dikalsin pada suhu di antara 700-900 C. Pencirian serbuk katod komposit
melibatkan analisis morfologi dan taburan unsur serbuk menggunakan mikroskop
elektron pengimbas pancaran medan (field emission scanning electron microscope,
FESEM) dan spektroskopi tenaga serakan (energy dispersive spectroscopy, EDS). Sifat
terma pekali pengembangan terma (thermal expansion coefficient, TEC) dikaji
menggunakan alat dilatometer. Teknik pembelauan sinar-x (x-ray diffraction, XRD)
digunakan untuk menentukan keserasian kimia dan analisis hablur katod komposit.
Pengukuran prestasi elektrokimia sel tunggal dilakukan pada julat suhu 475-550 C
dengan menggunakan mesin penguji SOFC. Imej pemetaan EDS menunjukkan
campuran serbuk katod komposit LSCF-SDCC yang homogen telah berjaya dihasilkan.
Kesemua komposisi katod LSCF-SDCC yang dikalsin pada suhu 700-900 C
menunjukkan keserasian kimia yang baik apabila tiada fasa sekunder dikesan dalam
profil XRD. Kehadiran karbonat di dalam katod LSCF-SDCC dibuktikan melalui analisis
spektrum inframerah. Serbuk nano LSCF-SDCC dengan luas permukaan zarah 4.4-11.8
m2g-1 diperolehi. Katod komposit LSCF-SDCC55 mempunyai nilai TEC katod yang
paling hampir dengan elektrolit (3.36x10-6) iaitu di antara 3.03x10-6-3.66x10-6. Serbuk
komposit LSCF-SDCC55 memberikan sifat katod yang paling sesuai untuk analisis
prestasi sel selanjutnya. Sel tunggal yang menggunakan kaedah penyalutan sluri bagi
pembikinan katod mempamerkan nilai keupayaan litar terbuka (open circuit voltage,
OCV) yang tinggi sedikit iaitu 1.08-1.19 V berbanding kaedah sepenekanan ekapaksi di
antara 0.86-0.99V. Bagi kedua-dua kaedah pembentukan katod, suhu kalsin 750 C telah
dikenalpasti sebagai suhu optimum bagi serbuk LSCF-SDCC55 kerana ketumpatan kuasa
maksimum yang paling tinggi diperolehi daripada sel tunggal yang menggunakan serbuk
ini. Kaedah pembentukan katod secara sepenekanan ekapaksi dan penyalutan sluri bagi
sel tunggal masing-masing menghasilkan ketumpatan kuasa maksimum 139.91 mW/cm2
dan 127.78 mW/cm2 pada suhu operasi 550 C. Dapatan kajian menunjukkan pemilihan
suhu kalsin, sifat serbuk katod dan kaedah pembentukan katod yang sesuai dan wajar
mampu mempertingkatkan prestasi sel tunggal. Kajian ini memberi sumbangan berkesan
kepada pembangunan sistem sel tunggal berprestasi tinggi bagi LT-SOFC dengan
komposit LSCF-SDCC sebagai katod. |
|---|