Αντιστρεπτές διατάξεις τύπου στερεού οξειδίου για την ηλεκτροχημική ανακύκλωση διοξειδίου του άνθρακα
Creators: name: Φαρμάκη, Μαρία Ελευθερία Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Αντιστρεπτές διατάξεις τύπου στερεού οξειδίου
Ηλεκτροχημική ανακύκλωση
Διοξείδιο του άνθρακα
Reversible solid oxide cells
Electrochemical recycling
Carbon dioxide

description: Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη νέων ηλεκτροκαταλυτών για τη λειτουργία αντιστρεπτών διατάξεων τύπου στερεού οξειδίου που τροφοδοτούνται με CO2 κατά τη λειτουργία ηλεκτρόλυσης και μίγμα CO/CO2 κατά τη λειτουργία κυψέλης καυσίμου. Για τη μελέτη αυτή, αρχικά εξετάστηκε το συμβατικό ηλεκτρόδιο καυσίμου Ni-YSZ και αποτυπώθηκαν οι αδυναμίες των διατάξεων που περιέχουν Ni απέναντι στην τροφοδοσία υδρογονανθρακικών καυσίμων. Ως εναλλακτικό ηλεκτρόδιο μελετήθηκε ο περοβσκίτης La0.75Sr0.25Cr0.9Fe0.1O3 (LSCrF) σε πλήρως κεραμική (all ceramic) διάταξη στη θέση του state-of-the-art ηλεκτροδίου καυσίμου. Η υπεροχή του ηλεκτροδίου LSCrF έναντι του συμβατικού Ni-YSZ, σε σταθερότητα και αντιστρεπτότητα, επιβεβαιώνεται από τις μετρήσεις σε λειτουργία κύκλων, τόσο σύντομων όσο και μεγαλύτερης διάρκειας. Η χρήση του ηλεκτροδίου LSCrF σε αντιστρεπτές συμμετρικές διατάξεις τόσο ως ηλεκτρόδιο καυσίμου όσο και ως ηλεκτρόδιο οξυγόνου εμφανίζεται εφικτή σύμφωνα με προκαταρκτικές μετρήσεις. Μελλοντικά προτείνεται η αναζήτηση εναλλακτικών ηλεκτροκαταλυτών για πλήρως κεραμικές διατάξεις με τη χρήση προηγμένων τεχνικών χαρακτηρισμού προκειμένου να διερευνηθεί βαθύτερα ο μηχανισμός υποβάθμισης και τα χαρακτηριστικά των ηλεκτροκαταλυτών στις συνθήκες ενδιαφέροντος. Οι συμμετρικές διατάξεις διαθέτουν περιθώρια βελτιστοποίησης και η στροφή σε ταυτόχρονη ηλεκτρόλυση CO2 και Η2Ο για την παραγωγή αερίου σύνθεσης μπορεί να οδηγήσει σε έναν συνολικά ουδέτερο CO2 κύκλο με τη χρήση της τεχνολογίας των αντιστρεπτών κυψελών στερεού οξειδίου RSOC
description: The aim of this thesis is to study new electrocatalysts for employment as electrodes in reversible solid oxide cells (RSOCs) with CO2 feed during electrolysis mode and CO/CO2 feed during fuel cell mode. State-of-the-art fuel electrode Ni-YSZ was examined to this end as reference material and the weaknesses of Ni containing cermets against hydrocarbon fuels were revealed. The perovskite La0.75Sr0.25Cr0.9Fe0.1O3 (LSCrF) was adopted as alternative fuel electrode in an all-ceramic cell and tested under operation on the CO2 cycle. LSCrF exhibits remarkable stability and reversibility, thus confirming its superiority to Ni-YSZ through cycling between operation modes, electrolysis and fuel cell. Preliminary measurements have shown that the use of LSCrF in reversible symmetrical cells, both as fuel and oxygen electrode, is rather promising. In the future, it would be of great value to explore different electrocatalysts for all-ceramic cells with the use of advanced characterization techniques so as to investigate further the degradation mechanism and the electrocatalyst’ s characteristics under specific conditions. Symmetrical cells display great potentiality of optimization while a switch to co-electrolysis for syngas production may result in an overall neutral CO2 cycle with the use of RSOC technology