Ferroelastiske oksid-keramer - Institutt for materialteknologi - NTNU

4 Elektrokjemisk energiteknologiOppgave 4.1Faglærer:Medveiledere:Utvikling og karakterisering av elektrokatalysatorer forhøytemperatur polymerbrenselcellerProfessor Svein SundeForsker Mikhail Tsypkin, Stipendiat Stein Trygve Briskeby,Post dok Frode Seland, Professor emeritus Reidar TunoldBakgrunnUtvikling av brenselcelleteknologi representerer en stor nasjonal og internasjonalforskningsaktivitet, både med hensyn til utvikling av hele systemer men ikke minst medhensyn til utvikling av komponenter til disse systemene. Institutt for materialteknologi har ilengre tid arbeidet med utvikling av elektrokatalysatorer for polymer vannelektrolyseceller ogbrenselceller.Det er stor internasjonal interesse for å heve driftstemperaturen for polymerbrenselceller fraomtrentlig 80 o C, som er en vanlig driftstemperatur for polymere brenselceller (PEM celler),til 120-200 o C. Det er flere årsaker til at man ønsker denne endringen i driftstemperatur og deviktigste er i) forenklet varmebalanse, ii) økt toleranse for forgiftning av elektrokatalysatoren,iii) forbedret elektrodekinetikk, spesielt på katode(luft)siden. Et problem som kan oppstå nårdriftstemperaturen for systemet heves er stabiliteten til de konvensjonelleelektrokatalysatorene. Konvensjonelle elektrokatalysatorer består i prinsippet av nanometerstore edelmetallpartikler (for eksempel Pt) deponert på amorfe karbonpartikler (størrelsetypisk lik 1-10μm). Ved driftstemperaturer over 120-150 o C vil amorft karbon være ustabilt inærvær av oksygen og oksideres til CO 2 . Ved instituttet arbeides det med en ny generasjonkatalysatorer hvor alternative katalysatorbærere benyttes. Dette kan være nanofibere avkarbon eller elektronisk ledende oksider.Den foreslåtte oppgaven går ut på fremstilling og testing av elektrokatalysatorer der bærerener nanofibere av karbon eller elektronisk ledende oksider. Aktiviteten til katalysatorene medhensyn til reduksjon av oksygen skal bestemmes ved halvcelleforsøk og i brenselceller.Implementering av de nye katalysatorene i brenselceller krever arbeid med hensyn påoptimalisering av tilvirkningsprosessen for både elektroder og MEAs (Membrane ElectrodeAssembly).Institutt for materialteknologi, Faggruppe for elektrokjemi, deltar i et Europeiskforskningsprogram på utvikling av høytemperaturbrenselceller. Den foreslåtteprosjektoppgaven vil bli utført i nær tilknytning til den øvrige aktiviteten innen detteprosjektet.Oppgave 4.2Faglærer:Medveiledere:Modellering av brenselcelleelektroderProfessor Svein SundeFaglagsleder Ann-Mari Svensson, SINTEF Materialer og kjemiBakgrunnMatematiske modeller for brenselceller spiller en viktig rolle for design av celler og systemer.Like viktig er imidlertid den rollen modellene spiller i tolkning av data. Ved Institutt forRev. 1 16