NASF/AESF基础研究项目#123:电化学应用-第四和第五季度报告

通过
Majid Minary Jordan*
机械工程系
得克萨斯大学达拉斯
理查森 美国得克萨斯州

编辑注解 :2022年,NASF-AESF基础研究委员会选择电解开发氢燃料电池和电解电池低成本可扩缩制造过程项目,用于清洁交通和分布电源应用报表覆盖四^线程和5^线程工作区段从2022年10月至2023年3月。来.

开工导 言

固态氧化物燃料电池是电化装置,通过直接转换燃料化学能产生电量₂高管 高管₄等)电化学反应SOFC由三大构件组成,即两个多孔复合电极,称为燃料电极和空气电极和稠密电解层。此外,Ni与多孔YSZ结构合并,方便电极组件氧化离子传导i-YSZ优先用于单细胞SOFC建设

关键是要选择生产多孔阳极的适当制造方法。 项目当前阶段的主要目标是确定使用数字光处理法打印8mlytria稳定度(8YSZ)的方法,最终目标是制造经改进的阳极支持扁管SOFC设计

二叉成绩

During the reporting period, efforts were focused on planning the overall project work.  We created a process flow for the 3D printing of 8YSZ ceramic parts, involving (1) photocurable slurry preparation, (2) DLP printing and sintering and (3) thermal analysis.  To that end, we identified the requirements for a printable and functional 8YSZ anode CAD model for porous 8 mol% yttria-stabilized zirconia as an anode-supported SOFC.  We established a parametric surface equation for the 8YSZ electrolyte contact surface, including a custom parameter relative to an increase in surface area, accounting for flexible surface geometry and including numerical calculation of the surface area.  We designed a preliminary 8YSZ anode CAD model using Creo Parametric CAD software网际网际网际网路产生完全灵活度和简单度微调和重创模型空间。这导致修改项目需求并实现对8YSZaodeCAD模型的修改。在分析CAD模型工作空间表面积各种参数时,我们生成基于几何相对表面积增加粗估计值

3级计划工作

这个项目的首要目标是确定使用DLP打印8YSZ的方法,最终目标是为aode支持扁板管设计改进设计SOFC表1为成功项目确定关键参数

项目学生分析项目并开发个人计划实现研究项目科学,四大个人目标实现这是一种迭代过程,知识获取后可能需要重新审查前几步

熟悉实验设备、材料和可用资源 理解设备操作能力/有限性 实验室特有设备主要包括DLP打印机、Ball磨坊、管炉和交火炉 与PI成员和其他实验成员商谈 阅读用户手册和信息文件 辨别实验室可用材料的具体属性,包括8YSZ、可摄取树脂和溶剂、散射器或孔素等任何必备添加物 学习安全性实验室程序 自主工作并思考计算分析工具,如COMSOL燃料单元***

2) 准备可打印8YSZ树脂滑动物,拟出详细配方,开展研究并判定知识空白并预测过程中的任何挑战或不确定因素,经PI批准树脂滑动配方后,准备实验室记录所有过程和结果并审议是否需要进一步测试滑动属性

打印和后处理8YSZ树脂滑动确定所有需要的打印、解绑和插接细节个人研究;准备最终CAD模型,考虑用单件编程打印8YSZ多设计并转换街坊ereo市L级exhscript文件 使用切片机打印滑动 DLP打印机,考虑绿体打印质量并记录所有过程和结果 。最后,净化、拆解和插接绿体,考虑交错部分质量,观察破解并记录所有过程和结果

(4) 分析和测试最终产品.确定相关物性标准测试程序,重点是SOFC应用,分类可包括微结构(浮度、孔度、粒度分布)、热机耐用性(取暖质量损耗、加热或冷却所吸收的能量强度、强度、断裂强度)、电化特性(电导性能、激活能)。

4级附加项目细节

4.1 8YSZaodeCAD模型需求

创建3DCAD模型DLP可打印8YSZa

CAD模型必须拥有电解接触面、互连接触面和长度内部燃料通道。维度应约15毫米x50毫米x3毫米

电解面和燃料通道的主动表面积必须比平面增加。电解面应使用浮点法增加相对表面积,燃料通道应使用非圆形路径增加相对面积

模型几何和维度必须是可制造的,使用陶瓷添加器制造 。设计必须可用8YSZ滑动DLP打印机打印并生存后处理和无裂缝

CAD模型设计应稳定化,允许无题编辑维度和特征。主要维度应作为Creo软件参数输入。所有其他模型特征应与使用Creo关系或工作空间约束参数相关

相对表面积增加应简单判断。电解道和燃料通道表面应使用正弦曲线作为增加表面积的基础。全电解道和燃料通道表面应可按方程表达,如下文讨论

4.2电解接触面方程

电解表面积接触相对增加使用2正弦曲线实现平面x-y可使用正弦曲线转换x-z平面,z函数x创建山峰和海槽,并因此被称为 "串通曲线浮点表面积使用x-y平面正弦曲线可进一步提高,x函数y沿山峰和槽生成波,因此称它为 "交叉波曲线

产生卷积交错模式,如Fig所描述i模拟方程推导高度定位函数x轴和长度定位函数yaxisA级_X级并A级_y市表示调试和跨波正弦曲线的放大T级_X级并T级_y市表示交错和跨波正弦曲线周期

(1)

面方程作为数值计算相对表面积的工具特别有用。二分方程二分法为x-y平面上平面上方形平面上任何平面面表面积提供通用公式查找相对表面积增加后在方程(3)中简化,确认卷积调试模式的重复性质,即区域表面积受x=[0]T级_X级2++yssT级_y市/2+]表示全段交错曲线假设全表长宽度为各自正弦曲线周期模块化,整个区域相对表面积增长与任何其他模块化区域相对面积增长相同

dxy(2)

3级

4.3 8YSZCAD模型设计参数和维

CAD模型整合上方面,沿跨波曲线扫描并保持常态正常方向。通道还沿同波曲线扫描并居电解接触面的每个峰值中心点。模型所有维度都用定制思想定义。图2显示模型参数变化图3显示更新和改进问题定义后该模型最新迭代

4.4 近表面积函数设计参数

表2列出了表面参数各种可能的配置(宽度和跨波曲线)并随相相对表面积的增加而增加。经编辑并重编模型后直接测量Creo参数模型空间的表面积,然后除以相似大小平面SA(相同宽度x长度)以产生相近SA增值的近似结果一行结果使用Fig显示维3, 后行加亮值表示从优先行引用

5级以往项目报表

开工第1节(2022年1月至3月):摘要NASF报告内必威注册下载;NASF地面技术白皮书,86(10) 17 2022年7月全纸 :http://short.pfonline.com/NASF22Jul1.

二叉第二季度(2022年4月至6月):汇总NASF报告内必威注册下载;NASF地面技术白皮书,8717号2022年10月全纸 :http://short.pfonline.com/NASF22Oct.2

3级3区2022年7-9月第一部分:汇总 :NASF报告内必威注册下载;NASF地面技术白皮书,873 17 2022年12月全纸 :http://short.pfonline.com/NASF22Dec二叉

4级3区2022年7-9月第二部分:汇总 :NASF报告内必威注册下载;NASF地面技术白皮书,87公元2023年1月17日全纸 :http://short.pfonline.com/NASF23Jan开工

6级AESF研究项目首席调查员#R-123

Majid Minary Jordan得克萨斯州达拉斯大学Erik Jonsson工程学院机械工程副教授Sharif技术大学,伊朗(1999-2003年)M.S.弗吉尼亚大学(2003-2005年)博士伊利诺斯大学Urbana-Campaign分校(2006-2010年)和西北大学博士后研究员(2010-2012年)从2012-2021年起,在达拉斯得克萨斯大学担任各种学术职位,2021年8月加入亚利桑那州立大学教程,2022年9月返回UTD机械工程副教程,研究兴趣包括添加制造、高级制造和材料处理

初生时,他从空军科学研究局接受青年调查员研究方案赠款,设计高性能素材,取材自骨质,能在高压下增强自身能力关键研究可用于飞行器和其他防御应用, 并解释对骨质疾病像骨质疏松的理解

2016年获初级学院研究奖德州大学-达拉斯工程学院助理教授Erik Jonsson