Pencirian fizikal dan terma komposit seramik elektrolit SDC-(Li/Na)2CO3 (Physical and thermal characterisations of SDC-(Li/Na)2CO3 electrolyte ceramic composites)

Abstract

Dalam kertas ini dibentangkan hasil kajian sifat fizikal dan terma komposit elektrolit berasaskan samarium terdop seria (Ce0.8Sm0.2O1.9, SDC) dan karbonat (67%mol Li2CO3/ 33%mol Na2CO3). Komposit SDC-(Li/Na)2CO3 adalah pengalir berion yang berpotensi digunakan sebagai bahan elektrolit sel fuel oksida pepejal bersuhu rendah (LT-SOFC). Pencirian komposit elektrolit ini meliputi morfologi, luas permukaan bahan, analisis terma dan keliangan pelet elektrolit. Komposit elektrolit SDC-(Li/Na)2CO3 disediakan dalam dua langkah: (1) penyediaan serbuk samarium terdop seria melalui kaedah sol-gel dan (2) pencampuran samarium terdop seria dan karbonat dalam pelbagai komposisi yang berbeza melalui kaedah tindak balas keadaan pepejal. Pelet elektrolit dihasilkan dengan tekanan mampatan 25, 50, 150 and 200 MPa pada suhu pensinteran 500, 600, 700 dan 800oC. Keputusan XRD menunjukkan bahawa penambahan karbonat tidak mengubah struktur fasa SDC. Keputusan FESEM menunjukkan bahawa sebatian karbonat adalah amorfus dan tersebar dengan baik dalam matriks SDC. Semakin tinggi kandungan karbonat dalam komposit, luas permukaan serbuk komposit didapati semakin kecil. Keputusan analisis terma menunjukkan bahawa takat lebur fasa karbonat berkurang dengan berkurangnya kandungan karbonat. Keliangan optimum yang sesuai bagi elektrolit LT-SOFC iaitu 3.38% dan 4.85% telah dicapai masing-masing untuk sampel dengan kandungan karbonat 20% (SDC8020) dan 30% (SDC7030) dengan suhu pensinteran 600oC dan tekanan mampatan 200 MPa.