Study of the consequences of the structural and microstructural modifications induced during oeration conditions on the electrochemical response of solid oxide fuel cells

Abstract

Las celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) son dispositivos conversores electroquímicos de energía que operan a alta temperatura (>600ºC). Constan de un electrolito solido (óxido con conductividad iónica), un ánodo donde se oxida un combustible gaseoso (H2, CH4, H2+CO, etc) y un cátodo donde se reduce el O2 del aire. Las condiciones de operación no ambientales pueden inducir cambios en la superficie, variaciones en la concentración local inducida por difusión o segregación de especies, transformaciones de fase cristalina o cambios microestructurales con respecto a los materiales en condiciones ambientales e incluso en función del tiempo afectando la respuesta a largo plazo de los dispositivos. El proyecto propone:- Estudiar una serie de materiales para SOFC en diferentes condiciones de trabajo.-Caracterizar los mismos ya sea en condiciones in-situ/operando o ex situ pre y post test.-Correlacionar las características con las propiedades de interés de acuerdo a su función dentro del dispositivo. El abordaje del proyecto estará basado en una importante parte experimental complementada por modelos.Solid oxide fuel cells (SOFC) are devices which transform chemical energy into electrical energy with high efficiency and operate at elevated temperatures (>600ºC). They are constituted by a solid electrolyte (usually an ionic conductor), an anode where the fuel oxidation reaction takes place and a cathode where the oxygen reduction reaction takes place. The aggressive operation conditions may cause changes in the surface, local composition variations induced by diffusion and/or new phases formation and microstructural changes, this all depending possibly on the operation time and imposing a modification-degradation of the electrochemical response.The main proposals of this project are:-To study different SOFC materials under different operation conditions.-To achieve a full characterization of electrochemical properties both for in-situ/operando conditions and pre/post test.-To correlate and understand the relation between material modifications and the electrochemical property variations