Применение микроволновой технологии в области твердооксидных топливных элементов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Микроволновый нагрев привлекает внимание как перспективная технология обработки керамики, в том числе современных материалов, применяемых в твердооксидных топливных элементах. Этот уникальный метод основан на использовании диэлектрических потерь материалов в электромагнитном поле, а его основные достоинства составляют высокая скорость нагрева и низкое потребление энергии. В данном обзоре основное внимание уделено современным разработкам и применению микроволновой технологии при создании катодов, анодов и электролитных материалов для твердооксидных топливных элементов. Изучение воздействия микроволновой обработки при получении таких материалов позволяет глубже понять потенциальные преимущества и проблемы, связанные с микроволновым спеканием. В данном обзоре обобщена и проанализирована актуальная информация о контроле микроструктуры и об улучшении характеристик материалов для твердооксидных топливных элементов за счет использования микроволновой технологии. Продемонстрированы достижения в этой области и обсуждены лежащие в их основе механизмы, что позволит специалистам оценить потенциал микроволновой обработки как конкурентноспособного метода оптимизации свойств материалов для твердооксидных топливных элементов и повышения их общей производительности.Библиография — 112 ссылок.

Об авторах

Min Fu

Xin Lin

Xiangyang Li

Zetian Tao

ORCID iD: 0000-0002-5169-989X

Список литературы

  1. F.Zhang, K.S.Gallagher, Z.Myslikova, E.Narassimhan, R.R.Bhandary, P.Huang. Wiley Interdisciplinary Reviews-Climate Change, 12, 734 (2021)
  2. J.D.Chen, M.Gao, M.Shahbaz, S.L.Cheng, M.L.Song. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 145, 111141 (2021)
  3. Y.J.Wang, J.B.Huang. Energy, 261 (2022)
  4. A.Aslan, O.Ocal, B.Ozsolak, I.Ozturk. Renewable Energy, 188, 402 (2022)
  5. J.Q.Huang, Z.X.Yu, J.L.Tang, P.Q.Wang, Q.Y.Tan, J.Wang, X.Z.Lei. Int. J. Hydrogen Energy, 47, 27800 (2022)
  6. A.B.Stambouli, E.Traversa. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 6, 433 (2002)
  7. Y.Gao, M.Zhang, M.Fu, W.Hu, H.Tong, Z.Tao. Energy Rev., 100038 (2023)
  8. F.Ramadhani, M.A.Hussain, H.Mokhlis, S.Hajimolana. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 76, 460 (2017)
  9. H.Tong, M.Fu, Y.Yang, F.Chen, Z.Tao. Adv. Functional Mater., 32, 48 (2022)
  10. S.G.Chen, H.X.Zhang, C.A.Yao, H.Lou, M.C.Chen, X.S.Lang, K.D.Cai. Energy Fuels, 48 (2023)
  11. A.R.Noviyanti, Juliandri, S.Winarsih, D.G.Syarif, Y.T.Malik, R.Septawendar, Risdiana. RSC Adv., 11, 61 (2021)
  12. B.Steele. Solid State Ionics, 134, 3 (2000)
  13. V.Palma, D.Barba, M.Cortese, M.Martino, S.Renda, E.Meloni. Catalysts, 10 (2020)
  14. R.Wei, P.Wang, G.S.Zhang, N.N.Wang, T.Zheng. Chem. Eng. J., 382 (2020)
  15. Z.Wang, C.Yu, H.W.Huang, W.Guo, J.H.Yu, J.S.Qiu. Nano Energy, 85 (2021)
  16. Y.F.Sun, P.Zhang, J.P.Hu, B.C.Liu, J.K.Yang, S.Liang, K.K.Xiao, H.J.Hou. Construc. Build. Mater., 294 (2021)
  17. S.Alem, R.Latifi, S.Angizi, F.Hassanaghaei, M.Aghaahmadi, E.Ghasali, M.Rajabi. Mater. Manufact. Proc., 35, 3 (2020)
  18. D.V.Dudina, K.Georgarakis, E.A.Olevsky. Int. Mater. Rev., 68, 2 (2023)
  19. Y.J.Kim, B.H.Ryu, H.Jin, J.Lee, H.S.Shin. Ceramics Int., 47, 19 (2021)
  20. X.Wang, Z.Liu, Y.Tang, J.Chen, D.Wang, Z.Mao. J. Power Sources, 481 (2021)
  21. X.Zhang, J.Wang, J.Wen, Y.Wang, N.Li, J.Wang, L.Fan. Ceramics Int., 48, 13 (2022)
  22. S.Egorov, A.Eremeev, V.Kholoptsev, I.Plotnikov, K.Rybakov, A.Sorokin, S.Balabanov, E.Y.Rostokina. Ceramics Int., 49, 14 (2023)
  23. T.G.Evangeline, A.R.Annamalai. Ceramics Int., 48, 18 (2022)
  24. K.W.Yeung, C.Y.Tang, R.Hu, C.H.Lam, W.C.Law, G.C.P.Tsui, X.Zhao, J.K.H.Chung. J. Eur. Ceramic Society, 42, 10 (2022)
  25. N.Khalile, C.Petit, C.Meunier, F.Valdivieso. Ceramics Int., 48, 13 (2022)
  26. G.Evangeline T, R.Annamalai A, P.Ctibor. Molecules, 28, 4 (2023)
  27. A.Hussain, M.ul Hassan, R.H.Song, M.Z.Khan, A.M.Mehdi, H.J.Ryu, T.H.Kim, J.E.Hong, D.W.Joh, S.B.Lee. Ceramics Int., 49, 18 (2023)
  28. S.Yu, Y.Gu, L.Bi. Russ. Chem. Rev., 91 (11), RCR5061 (2022)
  29. D.A.Jones, T.Lelyveld, S.Mavrofidis, S.Kingman, N.Miles. Resources, Conservation and Recycling, 34, 2 (2002)
  30. R.E.Collin. Foundations for Microwave Engineering. (John Wiley & Sons, 2007)
  31. G.H.Owyang. Foundations for Microwave Circuits. (Springer Science & Business Media, 2012)
  32. C.Saltiel, A.K.Datta. In Advances in Heat Transfer. Vol. 33. (Elsevier, 1999). P. 1
  33. Z.Fu, A.Pang, H.Luo, K.Zhou, H.Yang. J. Mater. Res. Technol., 18 (2022)
  34. J.Samuels, J.Brandon. J. Mater. Sci., 27, 3259 (1992)
  35. D.Ding. Adv. Ceramic Matrix Composites, 9 (2014)
  36. R.R.Mishra, A.K.Sharma. Composites, Part A: Appl. Sci. Manufacturing, 81, 78 (2016)
  37. R.Subasri, T.Mathews, O.Sreedharan. Mater. Lett., 57, 1792 (2003)
  38. B.Rambabu, S.Ghosh, W.Zhao, H.Jena. J. Power Sources, 159, 21 (2006)
  39. Y.L.Zhai, C.Ye, F.Xia, J.Z.Xiao, L.Dai, Y.F.Yang, Y.Q.Wang. J. Power Sources, 162, 1 (2006)
  40. B.Rambabu, S.Ghosh, H.Jena. J. Mater. Sci., 41, 7530 (2006)
  41. R.Chockalingam, V.R.W.Amarakoon, H.Giesche. J. Eur. Ceramic Society, 28, 959 (2008)
  42. X.T.Wang, G.M.Kale. Key Eng. Mater., 268 – 372 (2008)
  43. Z.Jiao, N.Shikazono, N.Kasagi. J. Power Sources, 195, 151 (2010)
  44. H.Y.Chang, Y.M.Wang, C.H.Lin, S.Y.Cheng. J. Power Sources, 196, 1704 (2011)
  45. Z.Jiao, N.Shikazono, N.Kasagi. J. Power Sources, 196, 13 (2011)
  46. S.A.Acharya. J. Power Sources, 198, 15 (2012)
  47. Y.f.Bu, Q.Zhong, W.y.Tan, R.j.Zhou, Y.Song, W.Cai. Mater. Sci. Semiconduc. Proc., 16, 6 (2013)
  48. A.Gondolini, E.Mercadelli, A.Sanson, S.Albonetti, L.Doubova, S.Boldrini. J. Eur. Ceramic Society, 33, 1 (2013)
  49. D.Han, J.Iihara, S.Uemura, K.Kazumi, C.Hiraiwa, M.Majima, T.Uda. J. Mater. Chem., A, 4, 10601 (2016)
  50. H.Zhang, B.A.Wilhite. J. Membrane Sci., 512, 15 (2016)
  51. C.Yang, H.Zhao, Z.Du, Y.Shen, C.Yan. J. Membrane Sci., 508, 104 (2016)
  52. L.Yang, C.Zuo, S.Wang, Z.Cheng, M.Liu. Adv. Mater., 20, 17 (2008)
  53. M.Santos, C.Alves, F.A.C.Oliveira, T.Marcelo, J.Mascarenhas, A.Cavaleiro, B.Trindade. J. Power Sources, 231, 146 (2013)
  54. J.Prado-Gonjal, R.Heuguet, D.Munoz-Gil, A.Rivera-Calzada, S.Marinel, E.Moran, R.Schmidt. Int. J. Hydrogen Energy, 40, 45 (2015)
  55. H.P.Dasari, K.Ahn, S.Y.Park, J.Hong, H.Kim, K.J.Yoon, J.W.Son, B.K.Kim, H.W.Lee, J.H.Lee. J. Alloys Compd., 672, 397 (2016)
  56. S.S.B.C.Abdullah, T.Teranishi, H.Hayashi, A.Kishimoto. Mater. Design, 115, 231 (2017)
  57. A.A.Jais, S.A.M.Ali, M.Anwar, M.R.Somalu, A.Muchtar, W.N.R.W.Isahak, C.Y.Tan, R.Singh, N.P.Brandon. Ceramics Int., 43, 11 (2017)
  58. W.Sun, W.Liu. J. Power Sources, 217, 114 (2012)
  59. S.Jadhav, V.Puri, L.Jadhav. J. Alloys Compd., 685, 626 (2016)
  60. A.Jacobson, B.t. Tofield, B.Fender. Acta Crystallogr. Section B: Struct. Crystallog. Crystal Chem., 28, 956 (1972)
  61. S.Dubal, A.Jamale, S.Jadhav, S.Patil, C.Bhosale, L.Jadhav. J. Alloys Compd., 587, 664 (2014)
  62. A.S.Kumar, R.Balaji, S.Jayakumar. Mater. Chem. Phys., 202, 82 (2017)
  63. M.Gupta, S.Shirbhate, P.Ojha, S.Acharya. Solid State Ionics, 320, 199 (2018)
  64. C.Madhusudan, K.Venkataramana, C.Madhuri, C.V.Reddy. J. Mater. Sci.-Mater. Electron., 29, 17067 (2018)
  65. K.Venkataramana, K.Ravindranath, C.Madhuri, C.Madhusudan, N.Pavan Kumar, C.Vishnuvardhan Reddy. Ionics, 24, 1429 (2018)
  66. K.Venkataramana, C.Madhuri, J.Shanker, C.Madhusudan, C.V.Reddy. Ionics, 24, 3075 (2018)
  67. B.Wang, L.Bi, X.S.Zhao. J. Eur. Ceramic Society, 38, 16 (2018)
  68. X.Xu, L.Bi, X.S.Zhao. J. Membr. Sci., 558, 17 (2018)
  69. D.Han, Y.Otani, Y.Noda, T.Onishi, M.Majima, T.Uda. RSC Adv., 6, 19288 (2016)
  70. A.Gondolini, E.Mercadelli, A.Sanson, S.Albonetti, L.Doubova, S.Boldrini. Ceramics Int., 37, 4 (2011)
  71. C.Alves, T.Marcelo, F.A.C.Oliveira, L.C.Alves, J.Mascarenhas, B.Trindade. J. Eur. Ceramic Society, 33, 12 (2013)
  72. H.Sun, Y.Zhang, H.Gong, Q.Li, Y.Bu, T.Li. Ceramics Int., 42, 3 (2016)
  73. B.Wang, X.Liu, L.Bi, X.Zhao. J. Power Sources, 412, 664 (2019)
  74. C.Tongxiang, Z.Yanwei, Z.Wei, G.Cuijing, Y.Xiaowei. J. Power Sources, 195, 5 (2010)
  75. J.Feng, J.Qiao, W.Sun, P.Yang, H.Li, Z.Wang, K.Sun. Int. J. Hydrogen Energy, 40, 37 (2015)
  76. A.A.Jais, S.Ali, M.Anwar, M.R.Somalu, A.Muchtar, W.N.R.W.Isahak, N.A.Baharudin, K.L.Lim, N.P.Brandon. J. Solid State Electrochem., 24, 711 (2020)
  77. A.L.de Medeiros, A.E.Martinelli, D.M.de Araujo Melo, M.O.Orlandi, D.A.Macedo. Electrochem. Society, 44 (2014)
  78. L.Pinheiro, F.Tabuti, A.Martinelli, F.Fonseca. Ceramics Int., 42, 7 (2016)
  79. S.Islam, J.M.Hill. ECS Transactions, 35, 1389 (2011)
  80. S.Islam, J.M.Hill. J. Power Sources, 196, 11 (2011)
  81. H.Y.Chang, Y.M.Wang, C.H.Lin, S.Y.Cheng. Adv. Mater. Res., 702, (2013)
  82. A.L.de Medeiros, A.E.Martinelli, D.M.de Araujo Melo, M.O.Orlandi, D.A.Macedo. ECS Transactions, 61, 1 (2014)
  83. L.B.Pinheiro, A.E.Martinelli, F.C.Fonseca. Adv. Mater. Res., 975, 154 (2014)
  84. S.Mago, K.L.Singh, A.P.Singh, C.Sharma, P.Sharma. JOM, 71, 3796 (2019)
  85. K.Li, J.Chen, J.Peng, R.Ruan, M.Omran, G.Chen. J. Hazardous Mater., 384, 121227 (2020)
  86. A.C.Chien, J.Y.Nicole. Catal. Commun., 154, 106312 (2021)
  87. J.Sacanell, M.G.Bellino, D.G.Lamas, A.G.Leyva. Physica B-Condensed Matter, 398 (2), 341 (2007)
  88. A.P.Khandale, S.S.Bhoga, R.V.Kumar. Solid State Ionics, 238, 1 (2013)
  89. J.Peng, J.Binner. J. Mater. Sci. Lett., 21, 247 (2002)
  90. I.Ganesh, R.Johnson, G.Rao, Y.Mahajan, S.Madavendra, B.Reddy. Ceramics Int., 31, 67 (2005)
  91. K.Tahmasebi, M.Paydar. J. Alloys Compd., 509, 4 (2011)
  92. .D.Punde, A.P.Khandale, S.S.Bhoga. Solid State Ionics, 262, 701 (2014)
  93. A.P.Khandale, B.S.Pahune, S.S.Bhoga, R.V.Kumar, R.Tomov. Int. J. Hydrogen Energy, 44, 29 (2019)
  94. N.H.Menzler, F.Tietz, S.Uhlenbruck, H.P.Buchkremer, D.Stöver. J. Mater. Sci., 45 (2010)
  95. S.A.M.Ali, M.Anwar, M.R.Somalu, A.Muchtar. Ceramics Int., 43, 4647 (2017)
  96. A.C.Ferrel-Alvarez, M.A.Dominguez-Crespo, H.Cong, A.M.Torres-Huerta, D.Palma-Ramirez, J.T.S.Irvine. J. Alloys Compd., 851, 156882 (2021)
  97. Z.Yang, Y.Chen, C.Jin, G.Xiao, M.Han, F.Chen. RSC Adv., 5, 2702 (2015)
  98. W.Liu, H.Kou, X.Wang, L.Bi, X.Zhao. Ceramics Int., 45, 16 (2019)
  99. Z.Zhang, Y.Gong, D.Wu, Z.Li, Q.Li, L.Zheng, W.Chen, W.Yuan, L.Y.Zhang. Int. J. Hydrogen Energy, 44, 5 (2019)
  100. J.Mei, Y.Zhang, T.Liao, Z.Sun, S.X.Dou. Nat. Sci. Rev., 5, 3 (2018)
  101. W.Gao, J.Sun, S.Liu, Y.Liu, C.Li, N.Tang. J. Rare Earths, 24, 1 (2006)
  102. M.B.Choi, K.T.Lee, H.S.Yoon, S.Y.Jeon, E.Wachsman, S.J.Song. J. Power Sources, 220, 15 (2012)
  103. C.H.Hua, C.C.Chou. Ceramics Int., 41, S1 (2015)
  104. T.Saradha, A.Subramania, K.Balakrishnan, S.Muzhumathi. Mater. Res. Bull., 68, 320 (2015)
  105. F.J.A.Loureiro, D.A.Macedo, R.M.Nascimento, M.R.Cesario, J.P.F.Grilo, A.A.Yaremchenko, D.P.Fagg. J. Eur. Ceramic Soc., 39, 5 (2019)
  106. N.Ekraminejad, M.Jafari, T.Amiri, E.Shahsavari, H.Salamati, M.Ranjbar. Mater. Chem. Phys., 278, (2022)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).