Belangrijkste technologische vooruitgang
We hebben een belangrijke mijlpaal bereikt met de ontwikkeling van de eerste LSCF/GDC-lagen door middel van spray pyrolyse, die een dendritische morfologie met een groot specifiek oppervlak en een kristallijne structuur na warmtebehandeling vertonen. Tegelijkertijd werden de eerste GDC-barrièrelagen ontwikkeld via magnetronsputteren, wat resulteerde in een dichte colonnaire morfologie met een kristallijne structuur.
We hebben ook onze experimentele capaciteiten versterkt met de aanschaf van een Fiaxell SOFC-testopstelling, waardoor we de prestaties en stabiliteit van de cellen in de tijd kunnen bestuderen. Ten slotte is er momenteel een levenscyclusanalyse aan de gang om de totale milieu-impact van de ontwikkelde technologie te evalueren.
3D-printen van nikkelen stroomcollectoren
Een eerste materiaal op basis van metallisch nikkel werd geformuleerd en kan reeds worden gebruikt voor 3D-printen (additieve productie via granulaten) voor de realisatie van gearchitecteerde anodische stroomcollectoren. Naast de optimalisatie van dit materiaal moeten nu de print- en sinterparameters worden vastgelegd.
Lasertexturering van YSZ-keramiek
Een eerste reeks parameters werd geïdentificeerd voor de laserablatie en texturering van YSZ-keramiek (figuur 1). Groeven met een diepte van 5 µm werden verkregen op de dichte en dunne keramische YSZ-laag van de commerciële halfcellen, met behulp van een femtoseconde laserbron. De diepte van de groeven in YSZ-banden in de ongesinterde toestand kon worden aangepast tussen 10 en 100 μm dankzij het gebruik van een nanoseconde laserbron. Deze eerste resultaten zijn zeer veelbelovend en doen hopen op een aanzienlijke toename van het contactoppervlak tussen de elektrolyt en de kathode.
Fast-Track : Optimalisatie van interfaces en kathodes
Beheersing van de barrièrelagen: Drie GDC-oplossingen zijn gesynthetiseerd via de sol-gelmethode. Door de viscositeit te moduleren, kan de dikte van de afzettingen (van 2 tot 20 µm) nu nauwkeurig worden geregeld via spin-coating en dip-coating processen.
Vervaardiging van symmetrische cellen: Er zijn talrijke cellen geproduceerd om de impact van de kathodestructuur op de prestaties te evalueren. De eerste afzettingen van massieve LSCF-kathodes via zeefdruk en geïmpregneerde GDC-structuren zijn met succes uitgevoerd op YSZ-pellets.
Volgende stap: Optimalisatie van het sinteren en verzending van de eerste cellen naar Centrale Lille voor karakterisering via impedantiespectroscopie. De ULCO zal deze afzettingen ook testen op de door het CRIBC geleverde lasergetextureerde pellets.
Slow-Track : Ontwikkeling van de anode op een metalen drager
Anticorrosiebehandeling: De impregnatie van de metalen FeCrAl-drager met een LNF-oplossing is geoptimaliseerd. Deze behandeling beschermt de drager doeltreffend tegen oxidatie bij hoge temperaturen (tot 800°C in lucht) en verbetert tegelijkertijd de elektrische geleidbaarheid.
Verdichting van de drager: Er lopen studies naar uniaxiaal persen op dikkere FeCrAl-dragers (1,4 mm) geleverd door Bekaert, om de porositeit van de vezels te verminderen en de structurele stijfheid te vergroten.
Ontwikkeling van de functionele anode: De synthese van zuiver NiO-poeder via de sol-gelmethode is afgerond, waardoor de formulering van NiO-inkten en het NiO-YSZ-cermet (65% NiO – 35% YSZ) mogelijk werd. Deze inkten zullen via zeefdruk worden aangebracht en geoptimaliseerd om een lage ruwheid te garanderen, een essentiële voorwaarde voor de latere afzetting van de dunne elektrolytlaag.
Innovatieve recyclage via gesmolten zouten
Gevalideerde wetenschappelijke basis: De materialen van de SOFC-cellen zijn in kaart gebracht en de meest geschikte gesmolten zoutbaden voor de terugwinning van kritieke elementen zijn geïdentificeerd.
Start van de experimentele proeven: De experimentele protocollen voor aantasting en analyse zijn vastgelegd. De eerste reactiviteitstests zijn gestart op onafhankelijke oxiden en metalen (ZrO2, NiO, Y2O3, CeO2, enz.), evenals op commerciële halve cellen van het Fast-Track project.
Energie-optimalisatie: Er zijn verschillende families van reactiebaden (chloriden, carbonaten, nitraten, sulfaten, hydroxiden) geselecteerd. De keuze gaat uit naar de laagst mogelijke smelttemperaturen om het energieverbruik van het toekomstige proces tot een minimum te beperken.