وابستگي اندازه نانوذرات YSZ در نشست الكتروفورتيكي به روش ايجاد هدايت الكتريكي سطحي كامپوزيت NiO-YSZ جهت كاربرد در پيل سوختي اكسيد جامد

Dependence of Size of YSZ Nanoparticles in Eleetrophoretic Deposition on Conducting Method on the Surface of NiO-YSZ Composite for SOFCs

در اين پژوهش، از 3 روش مختلف جهت هادي¬سازي آند استفاده شد. روش اول، پوشش¬دهي گرافيت بر سطح زيرلايه¬هاي NiO-YSZ با استفاده از روش رنگ¬آميزي بود. در روش دوم، كامپوزيت NiO-YSZ در دماي °C 850 در اتمسفر هيدروژن/آرگون احيا و سرمت Ni-YSZ ساخته شد. در روش سوم، عمليات خاصي جهت هادي¬سازي انجام نگرفت، ولي اين روش تنها در مورد زيرلايه¬هاي داراي تخلخل باز بيشتر از 50 درصد قابل استفاده بود. سوسپانسيون يكنواخت و پايداري از YSZ در محيط آلي مخلوط استن و اتانول خالص جهت انجام فرآيند الكتروفورتيك، ساخته شد. سپس سينتر در دماي بالا انجام گرفت. در ادامه، جريان عبوري از مدار، وزن نشست و دانسيته فيلم اندازه¬گيري شد. نهايتا ريزساختار سطح پوشش و ضخامت آن در حالت خام و سينتر شده توسط SEM بررسي گرديد. نتايج نشان دادند كه وزن نشست دانسيته فيلم و جريان عبوري از مدار با افزايش مقاومت كاهش پيدا مي¬كند. همچنين مشاهده شد كه با كاهش هدايت الكتريكي، اندازه ذرات نشست يافته به زير 100 نانومتر كاهش مي-يابد. كوچكترين اندازه ذره در هنگام استفاده از زيرلايه اشباع شده حاصل گرديد كه برابر nm 59 اندازه¬گيري شد. كيفيت لايه نشست يافته نيز با افزايش هدايت الكتريكي زيرلايه بهبود مي¬يابد.

In present work, three different methods were used for conducting the anodes. First, a thin layer of graphite was coated on the surface of NiO-YSZ composites by painting. In the second method, NiO-YSZ composites were reduced at 850 °C in hydrogen/argon atmosphere and the Ni-YSZ cermets were produced. In the third method, although no methods were used for electrical conducting, only substrates with more than 50% open porosity could use. A uniform and stable YSZ suspension was applied for electrophoretic deposition in mixed acetone-ethanol medium. Afterwards, sintering was done at high temperature. Then, the current of circuit was recorded and weight of deposition and film density were calculated. Finally, microstructure of coating and its thickness were observed by SEM for green and sintered samples. By increasing electrical resistivity of the substrate, the current of circuit, weight of deposition and film density reduced. It was also detected that the size of deposited particles decreased less than 100 nm by decreasing electrical conductivity. The smallest particle size that was achieved by using the saturated substrate was 59 nm. By using substrates with high electrical conductivity, the quality of the deposited film was improved. Key words; YSZ nanoparticles, Anode electrical conductivity, Electrophoretic deposition, Solid oxide fuel cell.