بررسی خواص الکتروشیمیایی و مکانیکی پیل سوختی اکسید جامد ساخته شده توسط چاپگر سه بعدی

تاکنون روش های متنوعی برای ساخت پیل های سوختی اکسید جامد معرفی شده اند. در این پژوهش از تکنولوژی چاپ سه بعدی (3 D printing) برای تولید پیل های سوختی اکسید استفاده گردیده است. در همین راستا ابتدا چاپگر سه بعدی مناسبی که توانایی چاپ دوغاب لایه های آند، کاتد و الکترولیت با ضخامت و سرعت مورد نظر را داشته باشد، ساخته شد. سپس دوغاب مناسب متشکل از مواد NiO-YSZ برای لایه آند، YSZ برای لایه الکترولیت و LSM برای کاتد، به همراه حلال و افزودنی های مناسب تولید گردید و با استفاده از چاپگر سه بعدی لایه نشانی لایه ها صورت گرفت. پس از تشکیل پیل، خشک کردن و سپس تف جوشی1 لایه ها انجام شد. در ادامه برای تشخیص عناصر موجود، تعیین ریز ساختار، دانسیته و ضخامت لایه ها، آزمایش SEM، Mapping، EDS و XRD صورت گرفت. منحنی I-V-P با جریان ثابت اکسیژن نشان داد که در دمای OC800 بیشترین توان چگالی در حدود W/cm2 84/0 و در محدوده ولتاژ 5/ 0 ولت وجود دارد. منحنی امپدانس نیز تحت ولتاژ مدار باز و در فرکانس بالا، مقداری برابر  23/0 و در محدوده فرکانس پایین، مقدار  25/1 را نشان داد. با انجام آزمون کشش، مدول یانگ پیل GPa 111 و استحکام شکست و استحکام تسلیم به ترتیب در حدود MPa 137 و MPa 120 به دست آمد.