การพัฒนาขั้วไฟฟ้าคอมโพสิต LaSr₃-xCaxFe₃O₁₀ สาหรับเซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์ของแข็ง

วัชรพล พัดยนตร์

Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/66721

Title:	การพัฒนาขั้วไฟฟ้าคอมโพสิต LaSr₃-xCaxFe₃O₁₀ สาหรับเซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์ของแข็ง
Other Titles:	Development of LaSr₃-xCaxFe₃O₁₀ composites as Electrode for Solid oxide fuel cell
Authors:	วัชรพล พัดยนตร์
Advisors:	โสมวดี ไชยอนันต์สุจริต
Other author:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
Advisor's Email:	Soamwadee.C@Chula.ac.th
Issue Date:	2558
Publisher:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract:	สารประกอบเพอรอฟสไกต์ออกไซด์แบบสามชั้นของ LaSr₂.₇Ca₀.₃Fe₃O₁₀ (LSCa₀.₃) และ LaSr₂.₅Ca₀.₅Fe₃O₁₀ (LSCa₀.₅) สามารถเตรียมได้ด้วยวิธีไนเตรตซิเตรตประยุกต์ และนำไปพัฒนาเป็นขั้วไฟฟ้าคอมโพสิตแคโทดในเซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์ของแข็ง ศึกษาประสิทธิภาพของเซลล์เดี่ยวที่ใช้ขั้วแคโทดคอมโพสิตชนิดต่างๆ ที่มี LSGM เป็นอิเล็กโทรไลต์ และ NiO-Fe₂O₃ เป็นขั้วแอโนด จากค่าความหนาแน่นของพลังงานไฟฟ้าและค่าอิมพีแดนซ์ ผลการศึกษาพบว่า เซลล์เดี่ยวที่ใช้ขั้วไฟฟ้าแคโทดคอมโพสิตร่วม LSCa₀.₃-LSCa₀.5 ในอัตราส่วน 50:50% โดยน้ำหนัก และเซลล์เดี่ยวที่ใช้ขั้วไฟฟ้าแคโทด 2 ชั้นของ LSCa₀.₃-LSCa₀.₅ ให้ค่าความหนาแน่นของพลังงานไฟฟ้าสูงกว่าเซลล์เดี่ยวที่ใช้ขั้วไฟฟ้าชนิดเดียวของ LSCa₀.₃ และ LSCa₀.₅ นอกจากนี้ยังให้ค่าความต้านทานจำเพาะต่อพื้นผิวต่ำกว่าด้วย ซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างระดับจุลภาคและการนำออกไซด์ไอออนของสารที่ดี ในขณะที่เซลล์เดี่ยวที่ใช้ขั้วไฟฟ้าแคโทดคอมโพสิตของ LSCa₀.₃-LSGM ในอัตราส่วน 50:50% โดยน้ำหนัก และขั้วไฟฟ้าแคโทดคอมโพสิตของ LSCa₀.₅-LSGM ในอัตราสวน 50:50% โดยน้ำหนัก จะให้ค่าความหนาแน่นของพลังงานไฟฟ้าต่ำ และมีค่าความต้านทานจำเพาะต่อพื้นผิวสูง เนื่องจากสมบัติการนำอิเล็กตรอนที่น้อยของ LSGM และการยึดเกาะระหว่างขั้วแคโทดและอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ดี ซึ่งในงานวิจัยนี้พบว่าเซลล์เดี่ยวที่ใช้ขั้วไฟฟ้าแคโทด 2 ชั้นของ LSCa₀.₃-LSCa₀.₅ โดยการเคลือบ LSCa₀.₃ ลงบนชั้นของ LSCa₀.5 จะให้ค่าความหนาแน่นของพลังงานไฟฟ้าสูงที่สุด เท่ากับ 465.39 มิลลิวัตต์ต่อตารางเมตร ที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส และเซลล์มีอายุการใช้งานประมาณ 120 นาที
Other Abstract:	Triple layer perovskite oxide intergrowth structure of LaSr₂.₇Ca₀.₃Fe₃O₁₀ (LSCa₀.₃) and LaSr₂.₅Ca₀.₅Fe₃O₁₀ (LSCa₀.₅) were synthesized via a Nitrate-Citrate route and developed as composite cathode for solid oxide fuel cell (SOFC). The single cell performance of composite cathodes with LSGM electrolyte and NiO-Fe₂O₃ anode were investigated using power density and impedance measurement. Among composite cathodes examined, a 50:50%wt LSCa0.₃-LSCa₀.5 composite cathode and double layered LSCa₀.₃-LSCa₀.₅ cathodes exhibited higher maximum power density and lower specific area resistance than single cathodes, LSCa₀.₃ and LSCa₀.₅. This may be attributed to the improvement in microstructure and oxide ion conductivity of materials. In contrast, cell using the 50:50%wt LSCa₀.₃-LSGM composite cathode and 50:50%wt LSCa₀.₅-LSGM composite cathode exhibited low power density and high value of area specific resistance due to a poor electronic conductivity of LSGM and a poor adhesion between cathode and electrolyte. In this work, the maximum power density of 465.39 mW.cm-2 at 800 °C was achieved from the double layered cathode coated LSCa₀.₃ on the top of LSCa₀.₅ layer and the stability of this cell can be prolonged for 120 minutes.
Description:	โครงงานเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ปีการศึกษา 2558
URI:	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/66721
Type:	Senior Project
Appears in Collections:	Sci - Senior Projects

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Wutcharapon_Pu_Se_2558.pdf		1.89 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record