حامد صمدی

از نقاط ضعف پیل های سوختی اکسید جامد (SOFC) دمای بالای فعال سازی هدایت یونی در آن ها است. یکی از روش هایی که به منظور کاهش این دما مورد توجه قرار گرفته است، بهره گیری از دوپ هم زمان دو عنصر در اکسید سریم و نیز اختلاط آن با یک نوع از نمک های فلزی مانند کربنات ها است. در تحقیق حاضر، با دوپ دو عنصر (کلسیم و ساماریم) در اکسید سریم، ابتدا پودر Ca0.05Sm0.2Ce0.8-xO1.9- (CSDC 5) با روش احتراق نیترات - سیترات سنتز گردید. سپس از روش های پراش اشعه ایکس (XRD) برای آنالیز فازی و تعیین اندازه بلورک ها و جهت بررسی مورفولوژی نمونه سنتز شده پودری و زینتر شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) بهره گرفته شد. الگوهای XRD نشان از تشکیل محلول جامد سریم دوپ شده با ساماریم و کلسیم دارد. تصاویر FE-SEM نشان داد که نانوذرات CSDC 5 کروی شکل بوده و اندازه ای در حدود nm 20 داشتند. نتایج تست طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) در بازه دمایی ℃ 650 – 250 مشخص کرد که Ca0.05Sm0.2Ce0.75O1.9-δ از هدایت یونی برابر با S.cm-1 015/0 در دمای ℃ 650 برخوردار بوده است. با ترکیب پودر CSDC 5 با کربنات های لیتیم و سدیم کامپوزیت CSDC 5 – (Li,Na)2CO3 سنتز و الکترولیت آن ساخته شد. داده های آنالیز حرارتی TG/DTA بیان داشت که فاز کربنات تا دمای تقریبی ℃ 730 پایدار بوده و تجزیه نشده است. نتایج تست امپدانس نمونهCSDC 5 – LN مشخص ساخت که در بالای دمای ℃ 500 ، هدایت یونی نمونه کامپوزیت (℃ 650 @ S.cm-1 073/0) با اختلافی فاحش بیشتر از هدایت یونی نمونه CSDC 5 بود. این امر بیانگر اثر مثبت بهره گیری از فاز کربنات به علت دارا بودن هدایت یونی Na+ ، Li+ و CO_3^(2-) در محدوده دمایی گفته شده بوده و آن را به عنوان یکی از کاندیداهای الکترولیت پیل سوختی اکسید جامد دما پایین مطرح می نماید.