Μελέτη κεραμομεταλλικών ανοδικών ηλεκτροδίων σε κυψέλες καυσίμου στερεού ηλεκτρολύτη
Πετρομιχαλάκη, Βασιλική
Σαΐτης, Χρήστος
Στην παρούσα πτυχιακή εργασία παρουσιάζουμε ερευνητική εργασία σχετικά με ανοδικά ηλεκτρόδια κατάλληλα για κυψέλες καυσίμων στερεού ηλεκτρολύτη. Η κυψέλη καυσίμου (fuel cell) είναι μια ηλεκτροχημική συσκευή που μετατρέπει τη χημική ενέργεια του καυσίμου σε ηλεκτρισμό χωρίς τη μεσολάβηση της καύσης. Στη βασική της μορφή, λειτουργεί ως εξής: υδρογόνο (καύσιμο) και οξυγόνο αντιδρούν με την παρουσία ηλεκτρολύτη και ηλεκτροδίων χωρίς άμεση καύση και παράγουν νερό, ενώ ταυτόχρονα αναπτύσσεται ένα ηλεκτροχημικό δυναμικό που προκαλεί ροή ηλεκτρικού ρεύματος στο εξωτερικό κύκλωμα (φορτίο).
Η κύρια λειτουργία μιας ανόδου σε μια κυψέλη καυσίμου είναι να παρέχει την κατάλληλη επιφάνεια για την ηλεκτροχημική οξείδωση του καυσίμου. Το υλικό που χρησιμοποιούμε συνήθως στις κυψέλες καυσίμου στερεού ηλεκτρολύτη είναι το νικέλιο. Βέβαια γίνονται μελέτες για να βρεθούν υλικά τα οποία θα έχουν καλύτερες αποδόσεις από αυτό τέτοια υλικά είναι ο χαλκός και το χρωμικό λανθάνιο. Το νικέλιο σαν υλικό ανόδου έχει μελετηθεί και βελτιστοποιηθεί την δεκαετία του 70. Οι απαιτήσεις για μια άνοδο βασισμένη στο χαλκό είναι παρόμοιες με της ανόδους βασισμένες στο νικέλιο. Οι άνοδοι με βάση τον χαλκό έχουν προταθεί ειδικά για την καύση υδρογονανθράκων. Αυτό γιατί η καταλυτική τους δραστηριότητα δεν εκτείνεται σε ανεπιθύμητες δευτερεύουσες αντιδράσεις όπως είναι στην περίπτωση του Ni ο σχηματισμός άνθρακα. Οι άνοδοι με βάση το χρωμικό λανθάνιο μπορούν να πραγματοποιήσουν την απ’ ευθείας οξείδωση των υδρογονανθράκων, οι οποίοι προσφέρουν βελτιωμένη αντίσταση στο σχηματισμό άνθρακα σε χαμηλές πιέσεις.
Στην εργασία αυτή παρουσιάζουμε ορισμένα ερευνητικά αποτελέσματα πάνω σ’ αυτές τις καινοτόμες κεραμομεταλλικές ανόδους με βάση τον χαλκό. Κατά την εκτέλεση των πειραμάτων οι θερμοκρασίες ήταν μέτριες δηλαδή 500 με 700oC και οι άνοδοι που χρησιμοποιήθηκαν ήταν Cu-CeO2 και Cu- (La0.75Sr0.25)Cr0.5Mn0.5O3-δLSCM. Το καύσιμο που χρησιμοποιήσαμε για να τροφοδοτείται η κυψέλη ήταν Η2.
