Solid oxide fuel cells (SOFCs) are among the most promising next-generation energy conversion technologies, primarily due to the advantages conferred by high operating temperatures, such as enhanced reaction kinetics and facilitated system integration. However, the oxygen reduction reaction at the cathode is generally regarded as the rate-limiting step, owing to its complex multi-step mechanism and high activation energy requirements. In this context, the type, particle size, and distribution of catalyst powders used in the cathode functional layer are critical parameters that directly influence the final microstructure and, accordingly, the overall electrochemical performance. In this study, the applicability of six commercially available cathode catalyst powders, commonly used in SOFC applications, is systematically evaluated as the cathode component in anode-supported microtubular SOFCs. Cell fabrication is carried out using extrusion and dip-coating techniques, with only the cathode being varied to enable a reasonable comparison. The fabricated cells are characterized by scanning electron microscopy, and their electrochemical performance is evaluated. The highest maximum power density, 0.424 W/cm2, is achieved in the cell utilizing the (La0.8Sr0.2)0.98MnO3 catalyst. In contrast, the lowest peak power density of 0.296 W/cm2 is obtained from the cell prepared with La0.6Sr0.4FeO3.
Solid oxide fuel cells Cathode catalyst Cathode functional layer Electrochemical performance.
Katı oksit yakıt pili (KOYP), yüksek çalışma sıcaklıklarının sağladığı reaksiyon kinetiği ve sistem entegrasyonu avantajları nedeniyle yeni nesil enerji dönüşüm teknolojileri arasında öne çıkmaktadır. Fakat KOYP katotta gerçekleşen oksijen indirgenme reaksiyonları, çok kademeli mekanizmalara ve yüksek aktivasyon enerjilerine ihtiyaç duyması nedeniyle genellikle sistemin sınırlayıcı basamağı olarak dikkat çekmektedir. Bu bağlamda, katot işlevsel tabaka (KİT) bileşeni olarak kullanılan katalizör tozlarının türü, partikül boyutu ve dağılımı; nihai gözeneklilik, reaksiyon bölgeleri ve elektrokimyasal etkinlik açısından belirleyici olmaktadır. Bu çalışmada, anot destekli mikrotüp KOYP hücrelerinde yaygın olarak kullanılan altı farklı ticari katot katalizörünün KİT bileşeni olarak uygulanabilirliği değerlendirilmiştir. Hücre üretiminde ekstrüzyon ve daldırma kaplama yöntemleri kullanılmış, yalnızca KİT bileşeni değiştirilerek karşılaştırmalı analiz yapılmıştır. Hazırlanan hücreler, mikroyapısal olarak taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiş ve elektrokimyasal performans testleri gerçekleştirilmiştir. En yüksek maksimum güç yoğunluğu olan 0.424 W/cm2, (La0.8Sr0.2)0.98MnO3 katalizörü kullanılan hücrede ölçülmüştür. En düşük tepe güç yoğunluğu ise La0.6Sr0.4FeO3 ile hazırlanan hücreden 0.296 W/cm2 olarak elde edilmiştir.
Primary Language | Turkish |
---|---|
Subjects | Mechanical Engineering (Other) |
Journal Section | Research Articles |
Authors | |
Early Pub Date | August 11, 2025 |
Publication Date | October 15, 2025 |
Submission Date | June 24, 2025 |
Acceptance Date | July 22, 2025 |
Published in Issue | Year 2025 Volume: 14 Issue: 4 |