عنوان پایان‌نامه
ساخت و خواص سنجی آندسلول پیل سوختی اکسید جامد
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3254;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75161
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمد ریاضت
- استاد راهنما
- مجید بنی اسدی, مهدی مقیمی زند
- چکیده
- در مطالعه انجام شده به بررسی اثر میکرو ساختارکاتد پیل سوختی اکسید جامد بر روی خواص و عملکرد تک سل، پرداخته شده است. اثر غیر ایزوتروپیک ساختار در سه راستای محورهای مختصات با ثابت درنظر گرفتن مقدار نسبت حجمی و تخلخل کاتد بر اساس گزارشات تجربی گذشته، بررسی مقدار اثر غیرایزوتروپیک بودن در یک راستا، بدست آوردن مقدار بهینه نسبت حجمی و تخلخل ساختار کامپوزیتی کاتد در حالت ایزوتروپیک بودن و مقدار بهینه سرعت رشد فازها در مرحله ساخت نمونه به روش مونت کارلو بدست آمده است. اثرات پارامترهای ذکر شده بر روی خواص کاتد پیل سوختی اکسید جامد از قبیل میزان نفوذپذیری گاز، هدایت الکتریکی، هدایت یونی و مقدار مرزهای سه فازی (TPB) فعال به گونه ای که خوشه های LSM و YSZ به هم دیگر متصل باشند، پرداخته شده است. در این تحقیق المان های حجمی (RVE) از کاتد با نسبت حجمی های متفاوت از فاز LSM و YSZ و تخلخل متفاوت مورد بررسی قرار گرفته اند. در نهایت از شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک برای بدست آوردن میزان داده بهینه استفاده شده است. همچنین بدست آمد که کنترل نسبت حجمی و تخلخل برای بهبود عملکرد تک سل کافی نمی باشد و میکروساختار نقش عمده ای را در این عملکرد دارد. با افزایش میزان تخلخل، مقدار اعوجاج فاز گاز کاهش می یابد، همچنین نسبت حجمی فازهای جامد در یک مقدار ثابت از تخلخل، اثر قابل توجهی را در مقدار اعوجاج فاز گاز ندارد. مقدار اعوجاج فاز گاز با مقدار مرزهای سه فازی ارتباط مستقیم دارد، و هر چه مقدار مرز سه فازی بالاتر می رود پیچیدگی فاز گاز هم بیشتر می گردد و نسبت حجمی دو فاز در بازه بین 32درصد تا 36درصد بالاترین مقدار مرزهای سه فازی را دارد. واژه‌های کلیدی: پیل سوختی اکسید جامد، مرز سه فازی، میکروساختار، نسبت حجمی، کاتد، هدایت یونی، نفوذ پذیری گاز
- Abstract
- Designing an optimum microstructure for solid oxide fuel cell (SOFC) cathodes is an important task in order to improve the performance of cell. In this study, the role of microstructure in the cell performance is investigated and then the best microstructures based on desired property are reported. To aim this purpose, various 3D microstructure are assessed. A novel Monte Carlo approach which using three coupled algorithms (translation, distribution and growth of cells) is adopted to generate the samples, and it guarantees broad range of virtual microstructures through a series of control factors related to translation, rotation, shrinkage, distribution and growth rates of the cells. This study divided to four states; Effect of anisotropy with fixed value of volume fraction for LSM and YSZ which reported experimentally, the best volume fractions and porosity regards to constraint growth rate, the best volume fractions and porosity with changing growth rate and anisotropy in one direction. Finally, aiming to find the best microstructure, active Triple Phase Boundary Length (TPBL), tortuosity of gas phase and YSZ phase ion conductivity of each sample evaluated. An artificial neural network and a genetic algorithm are utilized to find the microstructure with maximal TPBL and ion conduction and minimal gas phase tortuosity.
