In questo studio si presenta un modello per la simulazione di spettri di impedenza di elettrodi compositi per celle a combustibile ad ossido solido. Il modello è applicato a catodi compositi porosi di LSM e YSZ che presentano una porosità distribuita lungo lo spessore [1]. La modellazione si basa sull'applicazione di bilanci di massa e carica in condizioni dinamiche, considerando una cinetica elettrochimica tipo Butler-Volmer, il trasporto di carica nelle fasi conduttive e convezione e diffusione (ordinaria e di Knudsen) in fase gas. Il dominio è rappresentato come un continuo, caratterizzato da proprietà effettive di trasporto e reazione correlate alle proprietà microstrutturali attraverso la teoria di percolazione [2]. La simulazione di impedenza è operata applicando sovratensioni sinusoidali a diversa frequenza risolvendo le equazioni nel dominio tempo ottenendo così la densità di corrente. Gli spettri simulati sono comparati con spettri sperimentali ottenuti per diversi spessori (5-85m) e temperature (650-850°C) [1]. Dal confronto, di cui un esempio è riportato in figura, si valutano il parametro cinetico della reazione elettrochimica ed una capacità macroscopica del doppio strato elettrico all'interfaccia LSM-YSZ, entrambi costanti con lo spessore dell'elettrodo. Mentre il primo presenta un andamento tipo Arrhenius con la temperatura, la capacità del doppio strato, relativa all'arco a bassa frequenza (da 3.5 a 250Hz per temperature comprese tra 650°C e 850°C), non presenta una chiara relazione con la temperatura, suggerendo che essa possa incorporare più fenomeni aventi comportamenti diversi.

MODELLAZIONE E SIMULAZIONE DI IMPEDENZA IN CELLE A COMBUSTIBILE AD OSSIDI SOLIDI

BERTEI, ANTONIO
Investigation
;
NICOLELLA, CRISTIANO
Investigation
2012-01-01

Abstract

In questo studio si presenta un modello per la simulazione di spettri di impedenza di elettrodi compositi per celle a combustibile ad ossido solido. Il modello è applicato a catodi compositi porosi di LSM e YSZ che presentano una porosità distribuita lungo lo spessore [1]. La modellazione si basa sull'applicazione di bilanci di massa e carica in condizioni dinamiche, considerando una cinetica elettrochimica tipo Butler-Volmer, il trasporto di carica nelle fasi conduttive e convezione e diffusione (ordinaria e di Knudsen) in fase gas. Il dominio è rappresentato come un continuo, caratterizzato da proprietà effettive di trasporto e reazione correlate alle proprietà microstrutturali attraverso la teoria di percolazione [2]. La simulazione di impedenza è operata applicando sovratensioni sinusoidali a diversa frequenza risolvendo le equazioni nel dominio tempo ottenendo così la densità di corrente. Gli spettri simulati sono comparati con spettri sperimentali ottenuti per diversi spessori (5-85m) e temperature (650-850°C) [1]. Dal confronto, di cui un esempio è riportato in figura, si valutano il parametro cinetico della reazione elettrochimica ed una capacità macroscopica del doppio strato elettrico all'interfaccia LSM-YSZ, entrambi costanti con lo spessore dell'elettrodo. Mentre il primo presenta un andamento tipo Arrhenius con la temperatura, la capacità del doppio strato, relativa all'arco a bassa frequenza (da 3.5 a 250Hz per temperature comprese tra 650°C e 850°C), non presenta una chiara relazione con la temperatura, suggerendo che essa possa incorporare più fenomeni aventi comportamenti diversi.
2012
978-88-8080-134-4
File in questo prodotto:
Non ci sono file associati a questo prodotto.

I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11568/152914
Citazioni
  • ???jsp.display-item.citation.pmc??? ND
  • Scopus ND
  • ???jsp.display-item.citation.isi??? ND
social impact