Độ dẫn chất điện phân SOFC: YSZ so với ScSZ
Bảy giá trị độ dẫn đã báo cáo cho 8YSZ, 11ScSZ và 10Sc1CeSZ, mỗi giá trị vẽ kèm nhiệt độ, khí quyển và tuyến đặc hóa mà nó được đo dưới đó. Các dải được vẽ đúng như dải, và nghiên cứu trong đó 8YSZ vượt hạng ổn định bằng scandia vẫn được giữ lại, bởi một đường cho mỗi vật liệu sẽ là câu trả lời sai cho câu hỏi này.
Độ dẫn đã báo cáo theo nhiệt độ đo
Bốn nhiệt độ đo rời rạc, lấy từ nhiều nghiên cứu. Không có gì được nối, khớp đường hay lấy trung bình: mỗi dấu là một giá trị đã báo cáo hoặc một dải đã báo cáo, ở đúng điều kiện mà nguồn của nó nêu. Trỏ vào một dấu, hoặc di chuyển tới nó bằng bàn phím, để đọc đầy đủ điều kiện.
- 8YSZ
- 11ScSZ / 10Sc1CeSZ
- Dải đã báo cáo — cả hai đầu đều là giá trị đã báo cáo
- Đặc hóa phi thông thường (thiêu kết plasma xung điện)
- *
- Trong một nghiên cứu, 10Sc1CeSZ đo được 0.019–0.046 S/cm ở 600 °C, trong khi 8YSZ đo được 0.059 S/cm trong cùng công trình — nghĩa là 8YSZ nằm trên toàn bộ dải scandia, và kết quả scandia thay đổi hơn hai lần tùy theo bột ban đầu. Lợi thế nội tại của một vật liệu có thể bị gia công xóa sạch, và đó là lý do con số này ở lại trên đồ thị thay vì bị lấy trung bình cho mất đi.
- SPS
- Giá trị 0.134 S/cm ở 800 °C đạt được bằng thiêu kết plasma xung điện. Nó được vẽ bằng dấu rỗng và giữ ngoài dải thiêu kết thông thường bên cạnh, bởi một tuyến đặc hóa phi thông thường không phải là so sánh ngang bằng với một viên nén thiêu kết thông thường.
Đồ thị này không có nhiệt độ giao nhau, và đó là chủ ý. Không có đường nào nối các dấu và trục nhiệt độ không liên tục, nên không có điểm giao nào để đọc ra. Bài so sánh của chúng tôi nói rõ rằng không tồn tại một nhiệt độ giao nhau duy nhất, và mọi con số dẫn ra mà không kèm độ dày chất điện phân và kiến trúc tế bào đều gây ngộ nhận. Hãy dùng phép tính ASR bên dưới thay cho việc đó.
Mức tản đến từ gia công, không phải từ thành phần. Độ dẫn 8YSZ báo cáo ở 800 °C trải khoảng 0.02 đến 0.134 S/cm, và gần như toàn bộ mức tản đó là đặc hóa, cỡ hạt và hóa học biên hạt chứ không phải thành phần. Một con số từ bài này đặt cạnh một con số từ bài khác nói với bạn rất ít; chỉ những phép đo ghép đôi trên các mẫu được gia công tương đương mới nói được điều gì.
Dữ liệu đã vẽ
Cùng bảy giá trị đó dưới dạng bảng, để mọi giá trị và mọi điều kiện đều đọc được mà không cần trỏ vào đâu và không cần JavaScript.
| Vật liệu | Độ dẫn đã báo cáo | Nhiệt độ | Khí quyển hoặc cơ sở | Đặc hóa | Điều gì giới hạn con số |
|---|---|---|---|---|---|
| 8YSZ | ~0.1 S/cm | 1000 °C | Không khí | Không nêu tuyến đặc hóa | Nguồn dẫn con số này như một giá trị gần đúng. |
| 8YSZ | 78 mS/cm = 0.078 S/cm | 850 °C | Không khí | Không nêu tuyến đặc hóa | Được đo đối chứng với vật liệu kia trong cùng nghiên cứu. |
| 11ScSZ | 108 mS/cm = 0.108 S/cm | 850 °C | Không khí | Không nêu tuyến đặc hóa | Được đo đối chứng với vật liệu kia trong cùng nghiên cứu. |
| 8YSZ | ~0.02–0.045 S/cm | 800 °C | Không khí | Thiêu kết thông thường | Báo cáo dưới dạng dải; mức tản phản ánh gia công, không phải thành phần. Nguồn dẫn con số này như một giá trị gần đúng. |
| 8YSZ | 0.134 S/cm | 800 °C | Không khí | Thiêu kết plasma xung điện | Giá trị ngoại lai do đặc hóa phi thông thường — không so được với các giá trị thiêu kết thông thường, và không gộp vào dải của chúng. |
| 10Sc1CeSZ | 0.019–0.046 S/cm | 600 °C | Độ dẫn tổng | Không nêu tuyến đặc hóa | Được đo đối chứng với vật liệu kia trong cùng nghiên cứu. Thay đổi hơn hai lần tùy theo bột ban đầu. |
| 8YSZ | 0.059 S/cm | 600 °C | Độ dẫn tổng | Không nêu tuyến đặc hóa | Phản ví dụ: ở đây 8YSZ đo được cao hơn hạng ổn định bằng scandia. Được đo đối chứng với vật liệu kia trong cùng nghiên cứu. |
Mỗi giá trị được chép lại từ bảng so sánh trong hướng dẫn YSZ so với ScSZ của chúng tôi, nơi có dẫn tài liệu gốc. Hai dòng vốn được báo cáo bằng milisiemens trên centimet và được trình bày theo cả hai đơn vị; ngoài ra không có gì được quy đổi, làm tròn hay gộp lại.
Độ dày của bạn đòi hỏi độ dẫn bao nhiêu
Tổn thất ohm qua chất điện phân do điện trở riêng theo diện tích của nó quyết định, và ASR = L/σ gắn độ dày với độ dẫn. Một mục tiêu thường được dẫn cho chất điện phân là 0.15 Ω·cm². Hãy nhập độ dày mà kiến trúc tế bào của bạn buộc phải có và đọc ra độ dẫn mà khi đó bạn phải đo được ở nhiệt độ vận hành.
Tế bào đỡ bằng anot chạy khoảng 5–15 µm, và 3 µm đã được chứng minh bằng phún xạ magnetron. Lớp đỡ bằng chất điện phân trải từ khoảng 75 µm đến vài trăm µm, với 200–350 µm là dải thường gặp.
0.15 Ω·cm² là mục tiêu thường được dẫn cho chất điện phân. Hãy đổi nó nếu ngân sách tổn thất của bạn được viết khác.
Các độ dày lấy từ hướng dẫn
- Độ dẫn cần có ở nhiệt độ vận hành
- ≥ 0.100 S/cm
Từ ASR = L/σ, cho 150 µm trong ngân sách 0.15 Ω·cm². Đây là yêu cầu đặt lên một phép đo chứ không phải lên một vật liệu: cùng một thành phần rơi về cả hai phía của nó tùy theo cách nó được chế tạo.
Các giá trị đã báo cáo đứng ở đâu so với mức đó
Từng giá trị đã báo cáo, và độ dày mà nó cho phép trong ngân sách của bạn. Một dải vắt qua yêu cầu được đánh dấu là đạt một phần, bởi đó đúng là điều dữ liệu nói.
8YSZ ~0.1 S/cm — Đạt yêu cầu
1000 °C · Không khí · Không nêu tuyến đặc hóa · cho phép 150 µm ở ngân sách này
Nguồn dẫn con số này như một giá trị gần đúng.
8YSZ 0.078 S/cm — Dưới yêu cầu
850 °C · Không khí · Không nêu tuyến đặc hóa · cho phép 117 µm ở ngân sách này
Được đo đối chứng với vật liệu kia trong cùng nghiên cứu.
11ScSZ 0.108 S/cm — Đạt yêu cầu
850 °C · Không khí · Không nêu tuyến đặc hóa · cho phép 162 µm ở ngân sách này
Được đo đối chứng với vật liệu kia trong cùng nghiên cứu.
8YSZ ~0.02–0.045 S/cm — Dưới yêu cầu
800 °C · Không khí · Thiêu kết thông thường · cho phép 30–68 µm ở ngân sách này
Báo cáo dưới dạng dải; mức tản phản ánh gia công, không phải thành phần. Nguồn dẫn con số này như một giá trị gần đúng.
8YSZ 0.134 S/cm — Đạt yêu cầu
800 °C · Không khí · Thiêu kết plasma xung điện · cho phép 201 µm ở ngân sách này
Giá trị ngoại lai do đặc hóa phi thông thường — không so được với các giá trị thiêu kết thông thường, và không gộp vào dải của chúng.
10Sc1CeSZ 0.019–0.046 S/cm — Dưới yêu cầu
600 °C · Độ dẫn tổng · Không nêu tuyến đặc hóa · cho phép 28–69 µm ở ngân sách này
Được đo đối chứng với vật liệu kia trong cùng nghiên cứu. Thay đổi hơn hai lần tùy theo bột ban đầu.
8YSZ 0.059 S/cm — Dưới yêu cầu
600 °C · Độ dẫn tổng · Không nêu tuyến đặc hóa · cho phép 88 µm ở ngân sách này
Phản ví dụ: ở đây 8YSZ đo được cao hơn hạng ổn định bằng scandia. Được đo đối chứng với vật liệu kia trong cùng nghiên cứu.
Dòng dành cho bản quy cách của bạn
Viết như một phép đo cần thực hiện, không phải một vật liệu cần mua. Hãy dán nó vào kế hoạch đánh giá năng lực hoặc vào một RFQ.
Electrolyte ASR budget 0.15 Ω·cm² at 150 µm → required ionic conductivity ≥ 0.100 S/cm (ASR = L/σ). To be verified at the operating temperature on identically processed pellets of each candidate powder, not from literature values.Đừng mang những con số này vào một phép tính thiết kế. Mọi giá trị ở đây đều là viên nén của người khác. Hãy đo độ dẫn trên chính mẫu của bạn, ở nhiệt độ vận hành của bạn, trong khí quyển liên quan, trên các mẫu được gia công như nhau của từng loại bột ứng viên — và đo lại sau khi lão hóa, bởi độ dẫn của 8YSZ đã được báo cáo giảm khoảng 40% sau 1.000 giờ ủ ở 1000 °C.
ScSZ nguyên chất có một chuyển pha nằm trong cửa sổ nhiệt độ trung gian. Zirconia ổn định bằng scandia trải qua một chuyển pha lập phương sang rhombohedral (pha β) ở quanh 650 °C và chuyển pha đó làm giảm độ dẫn — đúng ngay chỗ bạn chọn ScSZ để có thêm độ dẫn. Kìm nén chuyển pha đó là lý do các hạng đồng pha tạp như 10Sc1CeSZ tồn tại, nên một giá trị đo trên ScSZ nguyên chất gần 650 °C không chuyển sang được cho một hạng đồng pha tạp, và chiều ngược lại cũng vậy.