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 с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».