Analysing Tortuosity for Solid Oxide Fuel Cell Anode Material: Experiments and Modeling ... : تحليل الالتواء لمواد أنود خلية وقود الأكسيد الصلب: التجارب والنمذجة ...

Solid oxide fuel cells (SOFCs) directly convert chemical energy to electricity with high electrical efficiency. It involves gas transport through the porous electrode to the three-phase boundaries (TPB). The tortuosity of gas transport relates the bulk diffusion of gas in free space to the effective diffusion coefficient of gas migrating through a porous material. Therefore, determining the tortuosity is of great importance. This paper tests button SOFCs with NiO-YSZ as anode material followed by dual beam-focused ion beam scanning electron microscopy (FIB-SEM) to obtain 2D serial slice images. Based on processed 2D images and reconstructed 3D microstructure, the tortuosity is calculated using three approaches i.e., porosity-tortuosity correlations, voxel-based, and path-length-based approaches. The test results show that a decrease in Ni content in the anode greatly decreases the cell performance due to a decreased percolated electronic phase. The sample with low performance has high tortuosity. Different ... : تقوم خلايا وقود الأكسيد الصلب (SOFCs) بتحويل الطاقة الكيميائية مباشرة إلى كهرباء بكفاءة كهربائية عالية. وهو ينطوي على نقل الغاز من خلال القطب المسامي إلى حدود المراحل الثلاث (TPB). يربط التواء نقل الغاز الانتشار السائب للغاز في المساحة الحرة بمعامل الانتشار الفعال للغاز المنتقل عبر مادة مسامية. لذلك، فإن تحديد التعرج له أهمية كبيرة. تختبر هذه الورقة زر SOFCs مع NiO - YSZ كمادة أنود متبوعة بمجهر إلكتروني مزدوج لمسح شعاع الأيونات (FIB - SEM) للحصول على صور شريحة تسلسلية ثنائية الأبعاد. بناءً على الصور ثنائية الأبعاد المعالجة والبنية المجهرية ثلاثية الأبعاد المعاد بناؤها، يتم حساب التعرج باستخدام ثلاث طرق، أي ارتباطات المسامية والتعرج، والنهج القائم على الفوكسل، والطول القائم على المسار. تظهر نتائج الاختبار أن انخفاض محتوى النيكل في الأنود يقلل بشكل كبير من أداء الخلية بسبب انخفاض المرحلة الإلكترونية المتسربة. العينة ذات الأداء المنخفض لديها التواء عالي. تختلف الأساليب المختلفة فيما يتعلق بقيمة التعرج والوقت الحسابي. يمكن أن يحقق النهج القائم على طول المسار دقة معقولة في وقت قصير نسبيًا ولكنه صالح فقط لاستخدام ...