Nu rettes partiklerne ind, så brændselscellerne bliver fladere

fredag 07 jun 13

Kontakt

Henrik Lund Frandsen
Seniorforsker
DTU Energi
46 77 56 68

Kontakt

Nini Pryds
Sektionsleder, Professor
DTU Energi
46 77 57 52

Kontakt

Vincenzo Esposito
Professor
DTU Energi
46 77 56 37
Ny metode kan skabe modeller af hvilke påvirkninger keramiske plader udsættes for i ovnene, hvilket gør det muligt at rette partiklern​e ind og dermed gøre f.eks. brændselsc​eller fladere.

Når man producerer tynde keramiske plader til f.eks. iltmembraner, brændselsceller og til rensning af røggasser, tapecastes pladerne. Processen er kompliceret, men i al enkelhed blandes en række stoffer og smøres flade på en plade, som så brændes i en ovn under stærkt kontrollerede forhold, hvorefter pladen er klar til brug.

Sådan da. For trods stor forsigtighed og avancerede ovne påvirkes de færdige plader altid i større eller mindre grad af varmepåvirkningen, der vrider pladerne skæve og får dem til at bule ud. Skævvridningen af pladerne kan ses med det blotte øje, og det er endnu tydeligere i DTU Energikonverterings uhyre avancerede mikroskoper.

Påvirkningerne påvirker brugbarheden af alle keramiske plader, da elektronvandring afhænger af materialets porøsitet og tykkelse. Skæve plader er også svære at stakke og går nemt i stykker, hvilket påvirker udnyttelsesgrad og levetid i keramikpladerne, så der er store perspektiver i at gøre pladerne fladere og dermed mere brugbare. 

Nu har forskere på DTU Energikonvertering i samarbejde med forskere fra San Diego State University’s Mechanical Engineering Department og Moscow Engineering Physics Institute fundet en løsning, der kan forudse og rette op på skævvridningen.

Forskergruppen bestående af De Wei Ni, Vincenzo Esposito, Tesfaye T. Molla, Rasmus Bjørk, Søren P. V. Foghmoes, Henrik L. Frandsen og Nini Pryds fra DTU Energikonvertering samt Eugene Olevsky fra San Diego State University og Elena Aleksandrova fra Moscow Engineering Physics Institute, beskriver løsningen i to artikler i The Journal of the American Ceramic Society af 21. Maj 2013.

Artiklen ”Sintering of Multilayered Porous Structures: Part I – Constitutive Models” beskriver, hvordan forskerne har fundet ud af at opstille modeller, der kan vise og dermed gøre dem i stand til at forudse forskellige påvirkninger, pladerne udsættes for under opvarmningen. Mens den anden artikel ”Sintering of Multilayered Porous Structures: Part Il – Experiments and Model Applications” beskriver, hvordan man ud fra modellerne kan modvirke forvridninger i pladerne, så de bliver mere flade.

”Det bedste er, at vi ved hjælp af optisk-dilatometri kan lave alle nødvendige målinger på en gang. Én måling gør os i stand til at opstille en detaljeret model over påvirkninger, materialet er udsat for”, siger postdoc på DTU Energikonvertering, De Wei Ni.

Dermed kan påvirkningerne af materialet imødegås.

“Først måler vi påvirkningen, så opstiller vi en brugbar model ud fra målingen, og den gør os i stand til at ændre på nødvendige parametre og dermed modvirke påvirkningen. Resultatet bliver væsentligt fladere plader”, siger De Wei Ni.

Eugene Olevsky fra San Diego University udviklede teorien og kontaktede derpå de erfarne forskere fra DTU Energikonvertering i 2011, da de havde det rette udstyr og ekspertisen. Nu har de gjort det muligt at rette partiklerne ind, så pladerne bliver fladere og mere brugbare.