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Mémoire online paramètres physiques décrivant une cellule de la pile à combustible du type SOFC, tutoriel & rapport pdf.
Paramètres physiques d’une cellule SOFC
Etude bibliographique
Étude et Synthèse Bibliographique
Introduction
La matière principale d’électrolyte employée dans les SOFCs est actuellement YSZ. Bien que beaucoup d’autres matériaux d’oxyde conduisent les ions un peu certain et meilleur que la zircone, or ce matériau a un nombre d’attributs significatifs qui lui font l’idéal pour cette application, y compris l’abondance, la stabilité, la non-toxicité. Par ailleurs on peut mentionner plusieurs inconvénients comme le coefficient élevé de dilatation thermique et les problèmes de joindre et de sceller le matériau.
L’Yttrium est le stabilisateur principal utilisé actuellement pour la zircone, bien que tous les deux plus chers matériaux le scandium et le ytterbium donnent une meilleure conductivité ionique. Typiquement, l’yttrium est ajouté à 13-16% en poids (8-10.5 mol %) pour donner un matériau cubique entièrement stabilisé.
Des détails de ces matériaux sont fournis dans l’offre de ce chapitre. Les SOFCs fonctionnent à des températures élevées à partir de 600 à 1000°C pour assurer la conductivité suffisante des ions par leurs électrolytes qui sont non-conducteurs aux électrons.
L’électrolyte doit répondre à plusieurs critères pour le bon fonctionnement :
• Il doit être dense et étanche.
• Il doit avoir la composition correcte pour donner la bonne conduction ionique aux températures de fonctionnement.
• Il doit être mince pour réduire la résistance ionique.
• Il doit être prolongé dans le secteur pour maximiser la capacité courante.
• Il devrait résister à des chocs thermiques.
• Il doit être économiquement traitable.
Ces conditions ne sont pas facilement regroupées.
Après avoir produire la membrane d’électrolyte de YSZ, il est alors nécessaire d’appliquer des électrodes à la surface de contact de carburant (anode) et au côté d’oxydant (cathode).
Ces électrodes sont habituellement faites à partir des matériaux particulaires qui sont partiellement aggloméré pour former des couches de conduites poreuses.
Le nickel est la matière principale d’anode employée dans les anodes de SOFC depuis 1964, en grande partie en raison de son exécution et sciences économiques connues. Malheureusement, le métal de nickel n’adhère pas fortement à YSZ sauf qu’il soit mélangé à la zircone.
L’échauffement lent des conceptions planaires existantes est une conséquence du coefficient de dilatation thermique et de la fragilité élevés de YSZ. Si la pile planaire est chauffée à 800°C trop rapidement, alors elle peut fendre, entraînant l’échec catastrophique. N’importe quelle grande structure de YSZ souffrira le même problème que des gradients thermiques sont installé par la céramique. Il est important d’utiliser de plus petits plats ou tubes pour résister au choc thermique. Un générateur de 100 kW a pu alors être construit de 1152 cellules.
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