Influence of YSZ electrolyte thickness on the characteristics of plasma-sprayed cermet supported tubular SOFC

Li, Chang-Jiu; Xing, Ya-Zhe; Gao, Min

doi:10.1016/j.ssi.2006.03.004

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“…However, the electrical conductivity of a stabilized zirconia electrolyte is three orders of magnitude lower than those of anode and cathode materials. The electrical 25) showed that the thickness of APS YSZ significantly influences the performances of SOFCs through ohmic polarization. Therefore, the effect of YSZ ohmic loss on the performance of SOFCs was examined using cermet-supported tubular SOFCs assembled with APS YSZ of different thicknesses and APS ScSZ.…”

Section: Effect Of Electrolyte Ohmic Lossesmentioning

confidence: 99%

Development of a Ni/Al2O3 Cermet-Supported Tubular Solid Oxide Fuel Cell Assembled with Different Functional Layers by Atmospheric Plasma-Spraying

2008

J Therm Spray Tech

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A cermet-supported tubular configuration amenable to preparation by a relatively low-cost thermal spraying process is proposed. An Al 2 O 3 -Ni cermet thick deposit prepared by flame spraying is employed as both support tube and anode current collector. Atmospheric plasma spraying (APS) has been employed to prepare the anode, cathode, and stabilized ZrO 2 -based electrolyte with the aim of reducing manufacturing costs. Gas-tightness of the APS electrolyte has been achieved by a postdensification process. The effects of the densification process on the gas-tightness of the plasma-sprayed YSZ electrolyte and the open-circuit voltage of the SOFC have been investigated. The effects of the microstructures of the plasma-sprayed anode, electrolyte, and cathode on the performance of the SOFC test cell have been investigated.

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Section: Effect Of Electrolyte Ohmic Lossesmentioning

confidence: 99%

Development of a Ni/Al2O3 Cermet-Supported Tubular Solid Oxide Fuel Cell Assembled with Different Functional Layers by Atmospheric Plasma-Spraying

2008

J Therm Spray Tech

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“…SOFCs can reliably generate power because of relatively low internal electrolyte resistances even at low temperatures (500-400 °C) if a thin electrolyte fi lm can be fabricated. This can be achieved by using a number of deposition techniques, such as pulsed laser deposition (PLD), [8][9][10][11]17 ] plasma spraying, [ 19 ] electrostatic spray-assisted vapor deposition, [ 20 ] and physical vapor deposition. [ 21 ] However, internal resistances in cathodes still dominate the power generating properties of SOFCs at low temperatures (less than 500 °C).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Double Columnar Structure with a Nanogradient Composite for Increased Oxygen Diffusivity and Reduction Activity

Hyodo

Inoishi

et al. 2014

Advanced Energy Materials

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The cathodic performances that can be achieved in solid oxide fuel cells (SOFCs), particularly in terms of oxygen diffusion, need to be improved so that high power densities can be produced at intermediate temperatures. Here, to improve the cathodic performance, a double columnar functional interlayer (DCFL) consisting of Sm0.2Ce0.8O2−δ (SDC) and Sm0.5Sr0.5CoO3−δ (SSC) is fabricated between a La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3−δ electrolyte film and a SSC cathode film with pulsed laser deposition. The DCFL has a rough surface morphology consisting of nanosized grains (with diameters less than 5 nm), and it is formed of small columns that grow at an angle of ca. 45° from the substrate. Inserting the DCFL causes the electrical conductivity of the cathode to increase significantly, and the power density obtained by using it in a metal‐supported SOFC is increased. Atomic resolution scanning transmission electron microscopy (TEM) images and density functional theory calculations confirm that the samarium atoms in the SDC columns and cobalt atoms in the SSC columns are located at the interfaces between SDC and SSC columns. Therefore, it is possible a SmCoO3−δ nanogradient is formed, which may cause lattice distortions. The 18O2 concentration is actually much higher in the DCFL than in either of SSC or SDC films.

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“…A igualdad de potencia, la velocidad de una partícula proyectada con He es mayor que con H 2 [62]. El aumento de la intensidad de corriente eléctrica permite aumentar la potencia del plasma lo que implica un incremento de la cantidad de partículas correctamente fundidas [63].…”

Section: Antorcha De Plasma Figura 213 Localización De Las Zonas Deunclassified

“…Cuando la velocidad de inyección aumenta, reduciendo así la fuerza del arrastre, las partículas penetran más en el plasma. Mientras el argón no está ionizado su viscosidad aumenta con la temperatura [63]. La viscosidad del plasma puede ser aumentada también sustituyendo H 2 por He, y como resultado mejorando el arrastre de partículas y sus velocidades de esta forma los splats son más pequeñas y mejor aplastados [64].…”

Section: Antorcha De Plasma Figura 213 Localización De Las Zonas Deunclassified

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Desarrollo y caracterización de recubrimientos cerámicos nanoestructurados obtenidos mediante proyección por plasma atmosférico

.¹

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A mis abuelos Yuri Ivanovich y Lilia Macarovna. AGRADECIMIENTOSQuiero expresar mis más sinceros agradecimientos a mis directores de tesis, la Dra.María Dolores Salvador Moya y el Dr. Emilio Francisco Segovia López por guiarme en este trabajo, por su atención y por los conocimientos que me han transferido.Al Dr. Vicente Amigó Borrás, por haber seguido mis primeros pasos y haber proporcionado su estimable apoyo en todo momento.Asimismo quiero agradecer al gobierno de la Generalitat Valenciana por financiar mis estudios de doctorado y el periodo de investigación, así como por la ayuda de viaje para la estancia en el centro de investigación en el extranjero.Al Dr. Enrique Sánchez Viches y a los técnicos Emilie Bannier y Mónica Vicent del Instituto Cerámica de Castellón por la realización de los recubrimientos por ASP y por su enorme colaboración en la investigación.Al Dr. Eduardo Martínez Tamayo y a su equipo, del instituto de materiales de la Universidad de Valencia, por haber puesto a nuestra entera disposición los medios necesarios para poder avanzar en las investigaciones necesarias para la realización de la presente tesis doctoral. Ángeles, por su gran ayuda la hora de solucionar los apuros propios del día a día. RESUMENUna de las principales tareas de la ciencia de los materiales es la mejora de las propiedades mecánicas y tribológicas en las piezas de máquinas a través de la protección superficial. La utilización de los recubrimientos cerámicos en la industria permite el incremento en la fiabilidad de la maquinaria técnica existente, la reducción del coste de mantenimiento y la prolongación de su vida útil. Una de las tecnologías con mayor potencial en este campo es la proyección térmica de polvos. La disminución de la escala del tamaño de partícula de los polvos de partida para la fabricación del recubrimiento hasta niveles submicrométricos y nanométrico mejora significativamente su tenacidad, dureza y resistencia al desgaste.Existen muchas técnicas de proyección térmica, sin embargo, por numerosas causas la proyección de suspensiones por plasma SPS es la única técnica desarrollada hasta el momento que permite proyectar directamente las partículas en suspensión. Esta es una técnica versátil, fácilmente adaptada a la industria y de menor coste económico que permite obtener recubrimientos cerámicos de diferentes composiciones.En esta investigación se presenta un estudio de la microestructura y las propiedades mecánicas de los recubrimientos cerámicos de base alúmina-titania (87% Al 2 O 3 -13% TiO 2 ) obtenidos por la proyección de suspensiones por plasma atmosférico utilizando como material de partida polvos con tamaños de partícula submicrométrico y nanométrico. Se utilizaron dos métodos de proyección para obtener los recubrimientos, proyección por plasma atmosférico (APS) y proyección de suspensiones por plasma (SPS).Se ha conseguido obtener un recubrimiento que mantiene una microestructura a escala nanométrica solamente por el método de SPS. Se ha demostrado que las propiedades de los materiales estudiados ...

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Double Columnar Structure with a Nanogradient Composite for Increased Oxygen Diffusivity and Reduction Activity

Desarrollo y caracterización de recubrimientos cerámicos nanoestructurados obtenidos mediante proyección por plasma atmosférico

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