Ni/YSZ cermet anode degradation modelling and novel image analysis method for the quantification of the three-phase-boundary length

Στην παρούσα εργασία χαρακτηρίστηκε η χρονική εξέλιξη της μικροδομής των ανόδων κυψελών καυσίμου στερεού οξειδίου (Solid Oxide Fuel Cells, SOFC) με χρήση ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης. Με χρήση μίας νέας τεχνικής ανάλυσης εικόνων SEM διαχωρίστηκαν και ποσοτικοποιήθηκαν οι φάσεις της ανόδου (νικέλιο, ζιρκονία και πόροι) δίνοντας την αναλογία φάσεων και μία απ’ ευθείας εκτίμηση του μήκους ορίου τριών φάσεων. Επίσης, αναπτύχθηκε ένα μαθηματικό μοντέλο που περιγράφει την υποβάθμιση της ανόδου λόγω πυροσυσσωμάτωσης της μεταλλικής φάσης και την συνεπαγόμενη μείωση του μήκους ορίου τριών φάσεων. Η χρονική μεταβολή του μήκος ορίου τριών φάσεων μπορεί να εκτιμηθεί από τον ρυθμό υποβάθμισης και τη χρήση θεμελιωδών λειτουργικών και δομικών παραμέτρων. Ο συνδυασμός του μαθηματικού μοντέλου και των πειραματικών δεδομένων επιτρέπει την διάκριση της υποβάθμισης που οφείλεται σε πυροσυσσωμάτωση επί της ολικής υποβάθμισης.