Przejdź do treści

Performance of molten carbonate fuel cell cathode with layered structure and controlled pore size distribution

W artykule przedstawiono ocenę parametrów pracy nowatorskiej, warstwowej katody do węglanowych ogniw paliwowych (MCFC), zaprojektowanej w celu poprawy właściwości elektrochemicznych oraz trwałości mechanicznej. Katody wytwarzano z wodnych zawiesin NiO z dodatkiem środków porotwórczych, a następnie spiekano w temperaturze 650°C. Do charakterystyki zastosowano skaningową mikroskopię elektronową, dyfrakcję promieniowania rentgenowskiego oraz mikrotomografię komputerową w celu analizy mikrostruktury i porowatości. Właściwości elektrochemiczne otrzymanno w oparciu o badania pojedynczych ogniw w standardowych warunkach pracy, tj. z wykorzystaniem wodoru jako paliwa oraz mieszaniny CO₂/powietrze jako utleniacza. Katoda zbudowana jest na bazie pianki niklowej o porowatości ok. 68%, standardowa katoda posiada porowatość na poziomi 52%. Uzyskano gęstość mocy 160 mW/cm², co stanowi wzrost o 17% w stosunku do katody standardowej. Wyniki wskazują, że połączenie zoptymalizowanej architektury porowatej z konstrukcją warstwową istotnie zmniejsza opory elektrody. Nowa katoda oparta na piance niklowej, dzięki dostosowanej strukturze porów, zwiększa moc wyjściową oraz trwałość w porównaniu ze standardowymi rozwiązaniami. Zwiększona porowatość sprzyja dyfuzji gazów, natomiast pianka niklowa wzmacnia konstrukcję i ogranicza uszkodzenia podczas montażu. Zastosowanie komercyjnie dostępnych materiałów dodatkowo obniża koszty produkcji, co czyni tę koncepcję obiecującą w kontekście skalowalnych zastosowań MCFC.

Artykuł:

Energy Conversion and Management

Autorzy z PW:

Arkadiusz Szczęśniak, Jarosław Milewski, Pavel Shuhayeu, Aliaksandr Martsinchyk, Karol Ćwieka, Janusz Rębiś

Rok wydania: