EltraPSO_slutrapport_final.doc - Energinet.dk

More documents

Recommendations

Info

ASR in Ω*cm 2 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 T: 850 o C 4% Average value: 0.24±0.05 Best laboratory cell: 0.13 1 - 4 5 - 6 7 - 1 0 Pre-pilot production batches Figur 17. ASR målt ved 850 °C. Data er korrigeret for omsætningsgraden af brændslet. I et forsøg på at identificere årsagen til den relativt store variation i celleydelsen er der udført detaljerede studier, hvor cellens indre modstand vha. impedansspektroskopi er splittet op i polarisationsmodstand (”elektrodemodstand”) og seriel modstand, hhv. Rp og Rs. Impedansanalysen viste, at Rp var mere end det dobbelte af Rs, og at Rp stiger proportionalt med Rs. Standardafvigelsen på celleydelsen er derfor overvejende bestemt af elektrodeforskelle. Post-testanalyser af celler viste samtidig en relativt stor forskel i katodelagtykkelser, hvor den gennemsnitlige katodetykkelse blev bestemt til 24±6 µm. Til sammenligning var den gennemsnitlige tykkelse for elektrolytten 11±3 µm, hvilket ikke er tilstrækkeligt til at gøre rede for den målte variation i celleydelsen. Der er desuden udført en analyse af, i hvilket omfang testparametrene kan have indflydelse på celleydelsen. Det eneste forhold, der havde en signifikant målbar, men ikke dominerende, effekt var vægtbelastningen på testopstillingen, hvor øget belastning medførte en reduktion i ASR, formodentlig pga. øget kontaktareal. Katodetest Med udgangspunkt i de indledende celletestresultater, der pegede på katoden som den væsentligste bidragsyder til ydelsesvariationerne, er der udført et detaljeret studie af symmetriske katoder og vinduesceller. Polarisationsmodstanden for de symmetriske katoder blev målt til 0,15±0,03 Ωcm 2 , til sammenligning blev polarisationsmodstanden for cellerne målt til 0,20±0,03 Ωcm 2 . Det ses, at standardafvigelsen er sammenlignelig mellem celle og katode. 22
ASR cells in Ω*cm 2 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 #6 #9/10 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Rp symmentric cells in Ω*cm 2 #7 #4 #5 (a) 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Rp symmentric cells in Ω*cm 2 Figur 18. ASR og Rp for celler plottet mod Rp for tilhørende symmetriske katoder. Dette forhold understreges videre af sammenhængen mellem ASR (hhv. polarisationsmodstand) for celler og polarisationsmodstanden af symmetriske katoder: Symmetriske katoder med stigende Rp er korreleret med stigende ASR (hhv. Rp) for celler med tilsvarende katoder (se figur 18). Katodetykkelsen er i nogen udstrækning korreleret med ydelsen, idet der ses indikationer på et maksimum i ASR ved katodetykkelser omkring 25 µm, men variationerne i katodetykkelsen kan ikke alene forklare spredningen i ydelse. Det formodes, at mikrostrukturelle variationer spiller en betydelig rolle. Yderligere mikrostrukturelle undersøgelser er nødvendige for at afklare dette forhold. Konklusion af reproducerbarhedsstudiet Overordnet set har reproducerbarhedsstudiet været særdeles nyttigt. Gennemløb af den nominelt samme fremstillingsproces i ti omgange har givet et godt overblik over variationen i processen samt hvilke parametre, der er særligt kritiske i forhold til de opstillede kvalitetskriterier. Dog er parameterantallet og datamængden så stor, at det kan være vanskeligt at korrelere selv relativt store variationer med f.eks. celletestresultater, idet der kun er testet 2-4 celler/batch. Som det fremgår, er sprøjteprocessen det mest kritiske procestrin, hvor katodepålægningen har vist sig at være ansvarlig for en betydelig del af de ydelsesvariationer, der er målt. Der er efterfølgende målt på seks celler, der er fremstillet i produktionen i januar 2004, hvor katodesprøjteprocessen er yderligere optimeret. Resultatet af disse målinger er en gennemsnitlig ASR på 0,21 Ωcm 2 , hvor spredningen er reduceret til 0,01 Ωcm 2 . Den opsamlede erfaring undervejs i processen samt den efterfølgende analyse har dannet grundlag for en igangværende optimering og opskaleringsproces, der skal sikre en øget og mere ensartet elektrisk ydelse samtidig med, at der produceres i større batchstørrelser med reducerede kassationsrater. R1+R2 cells in Ω*cm 2 #6 #9/10 #7 #4 #5 (b) 23
Page 1 and 2: Forskningscenter Risø Afd. For Mat
Page 3 and 4: Introduktion Det overordnede formå
Page 5 and 6: Cell Voltage [mV] 900 800 700 PSC02
Page 7 and 8: Figur 5. Før- og efterbilleder, de
Page 9 and 10: Figur 6. Kuglemøller med sikkerhed
Page 11 and 12: Curvature (mm) 10 8 6 4 2 0 200 215
Page 13 and 14: ASR (Ωcm 2 ) (Corrected for FU) 2
Page 15 and 16: 2 Slurry P, tid, fordampet opl. mid
Page 17 and 18: Mekanisk fladtrykning For at kunne
Page 19 and 20: Average thickness ( µm) 450 400 35
Page 21: Ovn H H = Halvcell Kode: Ovn navn S
Page 25 and 26: Konklusion Projektets hovedformål
Page 27 and 28: Séverine Ramousse, Peter Halvor La
Page 29 and 30: Præsentationer ved internationale

EltraPSO_slutrapport_final.doc - Energinet.dk

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?