Orta ve düşük sıcaklıklarda çalışan çift tabaka elektrolitli katı oksit yakıt hücrelerinin geliştirilmesi

Abstract

Katı oksit yakıt hücreleri (KOYH), temiz enerji üretimi için umut verici bir teknolojidir. Bu çalışmada, iki katmanlı bir YSZ/HEB elektrolitine sahip bir anot destekli SOFC'de HEB'nin elektrolit tabakası olarak kullanımını araştırılmıştır. Sonuçlar, HEB'nin elektrolit tabakası olarak eklenmesinin hücrelerin aktivasyon polarizasyonunu azalttığını ve özellikle daha düşük sıcaklıklarda hücre performansını daha yüksek oranda artırdığını göstermiştir. Ayrıca, boru tipi KOYH'lerin üretiminde kullanılan iki farklı debinding mekanizmasını ve bunların hücre performansı üzerindeki etkilerini incelenmiştir. Sonuçlar, HEB malzeme sistemiyle yapılan boru tipi KOYH'lerin, YSZ elektrolite sahip geleneksel anot destekli planar KOYH'lerle rekabet edebilecek seviyede olduğunu ve KOYH üretiminde önemli maliyet tasarrufları potansiyeli sunabileceğini göstermektedir. Buna ek olarak katodik aktivasyon kayıplarında meydana gelen değişimin incelenmesi için aşırı potansiyele etki eden parametreler DRT ve EIS kullanılarak incelenmiş ve HEB elektrolitin kullanıldığı hücrelerde aktivasyon kayıplarının daha düşük olduğu saptanmıştır.

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are a promising technology for clean energy production. In this study, we investigated the use of HEB as an electrolyte layer in an anode-supported SOFC with a two-layer YSZ/HEB electrolyte. Our results showed that the incorporation of HEB as an electrolyte layer decreased the activation polarization of the cells and enhanced cell performance, particularly at lower temperatures. We also examined the use of two distinct debinding mechanisms in the production of tubular SOFCs and their effects on cell performance. Our findings suggest that tubular SOFCs with an HEB material system could compete with traditional anode-supported planar SOFCs with a YSZ electrolyte, offering the potential for significant cost reductions in SOFC production. In addition, the parameters affecting the overpotential were examined using DRT and EIS to investigate the change in cathodic activation overpotential, and it was determined that activation overpotential were lower in cells where HEB electrolyte was used.