India ERA-NET - Multi-Functional Nanocomposite Materials for Low-temperature Ceramic Fuel Cells

I dette prosjektet har UiO undersøkt nanokompositter som elektrolytter for brenselceller for midlere temperaturer i samarbeid med partnere i India, Tyrkia, Portugal og Finland. UiO har fokusert på studier av ladningsbærere og transportmekanismer i kompositter av gadolinia-dopet-ceria (GDC) og en eutektisk blanding av natrium- og litiumkarbonater ved temperaturer opp til 600°C. Dette har omfattet målinger av elektromotorisk kraft (EMF) for konsentrasjonsceller og impedansspektroskopi i kontrollerte atmosfærer. Hovedfokus har vært på mulig protonisk transport. Resultatene indikerer at alkaliioner, karbonationer og oksidioner spiller viktige roller, mens protonisk transport er av varierende betydning og i hovedsak skyldes hydroksidioner. I prosjektets siste fase har UiO studert og oppnådd større forståelse for adsorpsjon av vann og protonisk transport på overflater av oksider, noe som gir et bedre grunnlag for å forstå kompositter basert på porøse oksider I fremtidige studier. De internasjonale partnerne har laget og testet laboratorieskala brenselceller basert på materialene utviklet I prosjektet. UiO har hatt student- og forskerutveksling med alle internasjonale partnere i prosjektet, og forskningsresultatene som har fremkommet er under publisering.

low-temperature ceramic fuel cell (LTCFC) is a highly potential and efficient energy conversion technology for sustainable energy production and utilising renewable energy sources. The state-of-the-art electrolyte material, yttria-stabilised-zirconia has the drawback that it requires a high operation temperature (>800°C) to reach good ionic conductivity. Nanocomposite materials such as ceria-based composites have been demonstrated as promising electrolyte with enhanced stability and conductivity for SOFC operating at lower temperatures (300-600°C) and reaching good power densities. This project aims as providing material optimisation, performance enhancement and durability through the use of multifunctional nanocomposite materials consisting of a functio nal ceramic phase and a (molten) carbonate phase. This project includes the nanomaterials synthesis, materials characterisation, device fabrication and testing, and also some modelling activities, in order to developing durable materials and build fuel ce ll demonstration unit delivering 25W.