Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Aug 2008)
SOFC mini-tubulares basadas en YSZ
Abstract
Tubular SOFC have the advantage over planar SOFC of the low temperature sealing and more resistance to thermal shock. On the other hand the volumetric power density of tubular Fuel Cells goes with the inverse of the tube diameter which added to the faster warm-up kinetics makes low diameter tubular SOFC favorable for low power applications. Anode supported tubular SOFC of 3mm diameter and 150 mm length with YSZ electrolyte were fabricated and tested by V-I measurements using H<sub>2</sub>-Ar (5, 10, 100 vol%) as fuel and air for the cathode. The NiO-YSZ tubes of about 400 μm thickness were produced by hydrostatic pressure and then coated with an YSZ film of 15-20 μm. The electrolyte was deposited using a manual aerograph. After sintering either Pt paste or LSF (with YSZ or SDC) coatings of about 20-50 μm thickness were deposited for the cathode. The OCV of the cells were excellent, very close to the expected Nernst law prediction indicating that there were not gas leaks. The maximun electrical power of the cell was near to 500mW/cm<sup>2</sup> at 850<sup>º</sup>C operation temperature. Complex impedance measurements of the cells were performed in order to determine the resistance of the different cell components.<br><br>La principal ventaja de las SOFC tubulares frente a las planares es el sellado de la cámara anódica y catódica a bajas temperaturas. Además la densidad de energía volumétrica de las pilas tubulares es inversamente proporcional al diámetro del tubo, que añadido a los tiempos cortos de encendido y apagado hacen que las mini-tubulares sean interesantes para usos de baja potencia. Se han fabricado y caracterizado SOFC tubulares soportadas en ánodo de 3mm de diámetro y de 150 mm de longitud, 400μm de espesor, con electrolito de YSZ depositado por spray de 15-20 μm. Los tubos de NiO-YSZ son producidos por prensado isostático. La caracterización eléctrica se ha realizado empleando H<sub>2</sub>-Ar como combustible anódico (5, 10, 100%vol) y aire para el cátodo. Los cátodos empleados son pintura de Pt o capas de LSF (con YSZ o SDC) de entre 20-50μm. Los OCV medidos ajustan con la predicción prevista de la ley de Nernst lo que indica que las capas de YSZ son estancas al paso de gas. Las curvas I-V muestran una corriente eléctrica máxima próxima a 500mW/cm<sup>2</sup> operando a 850<sup>º</sup>C. También se han realizado medidas de impedancia compleja para determinar la resistencia de los diversos componentes de la pila.
