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Le celle a combustibile ad ossidi solidi (SOFC) sono uno dei dispositivi più promettenti per la produzione di energia grazie alla loro elevata efficienza, alla modularità, alle basse emissioni ed alla possibilità di essere direttamente alimentate da gas naturale, GPL e alcool. Attualmente, una delle maggiori problematiche nell'utilizzo di questi idrocarburi nelle SOFC è associata al compartimento anodico. Anche se i cermet a base di Ni, comunemente utilizzati per queste applicazioni, mostrano un'elevata attività catalitica nei confronti dell'ossidazione dell'idrogeno ed un'ottima conduttività elettronica, è ancora necessario fronteggiare problematiche come l'elevato livello di sinterizzazione, la scarsa stabilità redox e l'elevata sensibilità alla deposizione di carbonio e avvelenamento da zolfo di questo materiale. Per tali motivazioni, molti sforzi sono stati indirizzati alla sostituzione dei tradizionali cermet di nichel con nuovi composti, in particolare a base perovskitica. In questo contesto, il SrTiO3 dopato con La (LST) ha suscitato recentemente particolare interesse grazie alla flessibilità di dopaggio, alla buona stabilità chimica e dimensionale durante i cicli redox, al coefficiente di espansione termica (TEC) comparabile con quello degli elettroliti a base di ZrO2, all'elevata conducibilità, ed alla sua tolleranza all'avvelenamento da solfuro ed alla deposizione di carbonio. Al fine migliorare le performance elettrodiche, l'LST viene generalmente accoppiato con CeO2 dopato con Gd o Sm (GDC o SDC) per la produzione di anodi Nichel-free per applicazioni SOFC.Scopo di questa attività è stata la produzione mediante serigrafia di strati anodici a base di SLT-GDC con microstruttura adeguata per applicazioni SOFC. Per far ciò, sono state inizialmente prodotte ed ottimizzate diverse formulazioni di inchiostri serigrafici che sono stati successivamente depositati su entrambe le facce di pastiglie di YSZ per la produzione di celle simmetriche. Al fine di ottenere un inchiostro stabile ed omogeneo, sono stati inizialmente considerati diversi deflocculanti per disperdere efficacemente le polveri ceramiche di SLT e GDC nel solvente organico scelto. Per gli inchiostri prodotti, sono state valutate e studiate accuratamente sia le proprietà reologiche che termiche. Sono stati infine ottimizzati i parametri di deposizione per la produzione di celle simmetriche con strati anodici a spessori variabili e valutata la microstruttura dei films di LST-GDC mediante microscopia elettronica a scansione.

Lo scopo di questo lavoro è lo studio e l'ottimizzazione di strati anodici di SLT-GDC con microstruttura ingegnerizzata adatti a garantire le migliori performance anodiche per applicazioni in Celle a Combustibile ad Ossidi Solidi Metallo Supportate (MS-SOFC). In particolare è stato ottimizzato il processo di produzione perper ottenere strati anodici con livelli e dimensione di porosità ottimali all'applicazione e un network ben interconnesso di SLT-GDC. A tal scopo sono state prese in considerazione diverse tecniche di miscelazione/macinazioni quali ball milling convenzionale e mulino planetario eventualmente accoppiati con un trattamento di sonicazione per disperdere/macinare efficacemente le polveri anodiche. . E' stato accuratamente valutato l'effetto della procedura utilizzata per la preparazione dell'inchiostro nonché dell'addizione di un catalizzatore (nichel) all'interno della pasta serigrafica sulla microstruttura dello strato anodico prodotto. Sono stati inoltre studiati la natura e la quantità di deflocculante da addizionare alla polvere in modo da ottenere un inchiostro stabile ed omogeneo idoneo al processo segrigrafico.Tutti gli inchiostri formulati sono stati caratterizzati attraverso prove reologiche e termiche. Gli inchiostri prodotti sono stati depositati su entrambe le facce di pellets di YSZ per la produzione di celle simmetriche. Gli stessi inchiostri sono stati applicati su substrati metallici opportunamente impregnati, al fine di livellare le asperità del substrato e appianare la rugosità superficiale per permettere la deposizione di films elettrolitici sottili. La microstruttura degli strati anodici depositati sia su pastiglie di YSZ che su substrati metallici impregnati è stata analizzata mediante microscopia elettronica a scansione.