음극 슬러리를 적용한 후 1000°C에서 소결하면 최적화된 다공성 형태와 BZCYYb 전해질에 대한 강력한 기계적 접착력을 특징으로 하는 BCFZYLK 음극층이 생성됩니다. 이 특정 열처리는 분극 저항을 최소화하는 안정적인 계면을 설정합니다. 결과적으로 셀은 높은 전기화학적 성능을 달성하여 600°C에서 702 mW cm⁻²의 최대 전력 밀도에 도달합니다.
습식 화학 적용과 1000°C 소결의 특정 조합은 음극 슬러리를 고도로 다공성이며 기계적으로 견고한 층으로 변환합니다. 이 공정은 저항을 최소화하고 전력 출력을 최대화하는 데 필요한 안정적인 삼상 경계를 설정하는 데 중요합니다.
구조 및 기계적 변환
다공성 형태 최적화
1000°C에서의 소결 공정은 단순히 슬러리를 건조하는 것이 아니라 구조적 변형 이벤트입니다.
이 열처리는 BCFZYLK 슬러리를 고도로 최적화된 다공성 구조를 가진 층으로 변환합니다.
이 다공성은 음극 내 반응 부위로의 가스 전달을 촉진하는 데 필수적입니다.
견고한 접착력 보장
세라믹 전기화학 셀 제조의 중요한 과제는 층간 박리를 방지하는 것입니다.
이 특정 온도에서의 소결은 음극층과 BZCYYb 전해질 펠릿 사이에 견고한 기계적 접착력을 보장합니다.
이 구조적 무결성은 셀의 장기적인 내구성과 작동 안정성에 중요합니다.
전기화학적 성능 향상
삼상 경계(TPB)
핵심 전기화학 반응은 전극, 전해질 및 기상 부가 만나는 곳에서 발생합니다.
1000°C 소결 공정은 안정적인 삼상 경계를 성공적으로 설정합니다.
안정적인 TPB는 셀 작동 중 효율적인 이온 및 전자 전달의 기본 요구 사항입니다.
저항 최소화
계면의 품질은 셀의 내부 저항에 직접적인 영향을 미칩니다.
이 공정은 접촉 및 구조를 최적화하여 전극 분극 저항을 최소화합니다.
낮은 분극 저항은 작동 중 효율성 향상과 에너지 손실 감소로 직접 이어집니다.
최대 전력 출력
이 공정의 효율성을 궁극적으로 측정하는 것은 셀에서 생성되는 전력 밀도입니다.
이러한 처리 조건 하에서 셀은 702 mW cm⁻²의 최대 전력 밀도를 달성합니다.
작동 온도 600°C에서 달성된 이 성능 지표는 제조 방법의 효과를 검증합니다.
공정 민감도 이해
소결 온도 정밀도
1000°C에서의 결과는 긍정적이지만, 이 온도가 중요한 공정 매개변수임을 시사합니다.
다공성 및 접착력에 대한 이점은 이 열 프로필에 특정한 것입니다.
이 온도에서 벗어나면 다공성 형태와 기계적 접착력 간의 균형이 깨져 접착 불량 또는 활성 표면적 감소로 이어질 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
BZCYYb 기반 셀에서 관찰된 높은 성능을 재현하려면 처리 매개변수를 엄격하게 준수해야 합니다.
- 기계적 안정성에 중점을 두는 경우: BCFZYLK 음극과 전해질 사이의 견고한 접착력을 보장하고 박리를 방지하기 위해 1000°C 소결 단계를 우선시하십시오.
- 전력 밀도에 중점을 두는 경우: 이 공정에서 생성된 최적화된 다공성 형태를 목표로 하여 저항을 최소화하고 702 mW cm⁻²에 가까운 전력 출력을 목표로 하십시오.
1000°C에서 소결 온도를 제어함으로써 구조적 무결성과 우수한 전기화학적 활성 간의 균형을 효과적으로 맞출 수 있습니다.
요약 표:
| 특징 | 1000°C 소결의 영향 |
|---|---|
| 음극 형태 | 효율적인 가스 전달을 위한 고도로 최적화된 다공성 구조 생성 |
| 계면 접착력 | 박리 방지를 위한 견고한 기계적 결합 보장 |
| 반응 영역 | 안정적인 삼상 경계(TPB) 설정 |
| 저항 | 효율성 향상을 위한 분극 저항 최소화 |
| 최대 성능 | 600°C에서 702 mW cm⁻²의 전력 밀도 달성 |
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참고문헌
- Desheng Feng, Mengran Li. Selective In Situ Phase Segregation Enabling Efficient and Stable Protonic Ceramic Fuel Cell Cathode Performance. DOI: 10.1002/smll.202411223
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