ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ ΤΟΥ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ (ΠΕΝΕΔ)-2003

ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΝΑΝΟ∆ΟΜΗΜΕΝΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟ∆ΙΩΝ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΩΝ ΓΙΑ ΚΑΙΝΟΤΟΜΕΣ
∆ΙΑΤΑΞΕΙΣ ΚΥΨΕΛΙ∆ΩΝ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΣΤΕΡΕΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΗ

Αντικείμενο του παρόντος έργου είναι η παρασκευή και η µελέτη βελτιωµένων και νέων κεραµικών ή κεραµοµεταλλικών υλικών τα οποία αποτελούν τα ηλεκτρόδια, και τον ηλεκτρολύτη των στοιχείων καυσίµου στερεού ηλεκτρολύτη υψηλής θερµοκρασίας. Ειδικότερα θα επιδιωχθεί η ανάπτυξη των ακόλουθων υλικών:
• Ηλεκτρόδια Ανόδου από κεραµοµεταλλική µήτρα Νi/Μ-ZrO2 8%(Yt2O3) (YSZ), Ni/M-CeO2(Sm2O3)  (SDC) (M=Au,Mo,Ag) και ηλεκτρόδια τύπου περοβσκίτη µεικτών οξειδίων LaCrO3 ενισχυµένα µε Sr και Mg µε µεγάλη ειδική επιφάνεια και αντοχή στην εναπόθεση άνθρακα. Επίσης θα µελετηθούν ηλεκτρόδια Ru/YSZ για την µερική ηλεκτροκαταλυτική οξείδωση του CH4 προς αέριο σύνθεσης. 
• Ηλεκτρόδια καθόδου τύπου περοβσκίτη LaxSr1-xMnO3 (LSM), LaxSr1-xCoyFe1-yO (LSCF) µε σηµαντικά βελτιωµένη ηλεκτροκαταλυτική ενεργότητα λόγω του τρόπου παρασκευής τους, ο οποίος οδηγεί σε νανοδοµηµενα ηλεκτρόδια µε σηµαντική αύξηση της ειδικής επιφάνειας και των ηλεκτροκαταλυτικών τους ιδιοτήτων.
• Στερεοί ηλεκτρολύτες σταθεροποιηµένης ZrO2 µε Υt2O3 (YSZ), CeO2 ενισχυµένο µε Gd2O3 (GDC) και αγωγοί ιόντων Ο2-τύπου περοβσκίτη των διπλά ενισχυµένων LaGaO3 οξειδίων µε Sr και Mg (LSGM). Το τελευταίο παρουσιάζει πρόσφατα ιδιαίτερο επιστηµονικό και πρακτικό ενδιαφέρον λόγω της υψηλής ιοντικής αγωγιµότητας του σε θερµοκρασίες µεταξύ 700-800ο
C. Για την Παρασκευή των υλικών θα χρησιµοποιηθούν διαφορετικές µεθοδολογίες και τεχνικές ανάλογα µε το επιδιωκόµενο αποτέλεσµα όσον αφορά τις φυσικοχηµικές ιδιότητες τψν υλικών. Αυτές αφορούν τεχνικές εναπόθεσης λεπτών και υπέρλεπτων υµενίων µε ελέγχόµενη σύσταση και πορώδες όπως διάφορες τεχνικές πλάσµατος υπό κενό, την τεχνική spin coating και την µέθοδο της επί τόπου σύνθεσης µε πυρανάφλεξη.
Στη συνέχεια τα υλικά µε τις καλύτερες φυσικοχηµικές ιδιότητες θα χρησιµοποιηθούν για την κατασκευή της βασικής διάταξης της κυψελίδας δηλ. του συστήµατος άνοδος/ηλεκτρολύτης/κάθοδος, ώστε η κυψελίδα να πληρεί τις προϋποθέσεις συνεχούς λειτουργίας µε µεγάλη πυκνότητα ισχύος και υψηλό θερµοδυναµικό συντελεστή απόδοσης. Η επίτευξη µηχανικής σταθερότητας σε µηχανικές και θερµικές καταπονήσεις και η δηµιουργία µίας "state of the art" βασικής διάταξης της κυψελίδας, θα γίνει µε την εναπόθεση/υποστήριξη του συστήµατος άνοδος/ηλεκτρολύτης/καθοδος σε κεραµοµεταλλικό πορώδες υπόστρωµα Νi σταθεροποιηµένης ζιρκονίας (Νi/YSZ) το οποίο θα κατασκευαστεί µε την τεχνική tape casting. Η γεωµετρία του υποστρώµατος µπορεί να είναι επίπεδη ή κυλινδρική.
Το προτεινόµενο έργο έχει προγραµµατιστεί να διαρκέσει 36 µήνες και θα περιλαµβάνει τις ακόλουθες φάσεις, όπου υποδηλώνεται η συµµετοχή κάθε οµάδας σύµφωνα µε όσα λεπτοµερώς αναφέρονται στην ανάλυση της µεθοδολογίας. Το πρόγραµµα περιλαµβάνει 5 φάσεις όπως περιγράφονται ακολούθως:
ΦΑΣΗ 1: Παρασκευή των διαφόρων υλικών. (Μήνες 1-30)
ΦΑΣΗ 2: Χαρακτηρισµός των φυσικοχηµικών ιδιοτήτων των υλικών. Ανάλυση της σύστασης, της δοµής και της µορφολογίας των υλικών τα οποία αναφέρονται στη µεθοδολογία και στη φάση 1. (Μήνες 6-30)
ΦΑΣΗ 3: Ηλεκτροχηµικός χαρακτηρισµός των διαφόρων υλικών. (Μήνες 6-30)
ΦΑΣΗ 4: Κατασκευή της βασικής διάταξης της κυψελίδας καυσίµου και διεξαγωγή ηλεκτροκαταλυτικών και καταλυτικών µετρήσεων για τον προσδιορισµό των λειτουργικών χαρακτηριστικών της κυψελίδας καυσίµου. (Μήνες 24-36)
ΦΑΣΗ 5: ∆ηµοσιοποίηση αποτελεσµάτων (Μήνες 12-36)

Start Date: 2005-11-01

End Date: 2008-10-30

Duration: 36 months

Project Status: Completed