I. Luận Văn Thạc Sĩ
Luận Văn Thạc Sĩ của Phan Thành Nhân tập trung vào việc tổng hợp Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3 (BSCF) bằng phương pháp Acid Stearic và ứng dụng trong pin nhiên liệu Oxide rắn đơn buồng. Nghiên cứu này thuộc chuyên ngành Công Nghệ Hóa Học, mã số 605275, được hoàn thành tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG TP. HCM vào tháng 07 năm 2015. Luận văn được hướng dẫn bởi TS. Lê Minh Viễn và bảo vệ trước Hội đồng đánh giá gồm các chuyên gia như PGS. Huỳnh Kỳ Phương Hạ, PGS. Nguyễn Đình Thành, và TS. Nguyễn Tuấn Anh. Nghiên cứu này đóng góp vào lĩnh vực công nghệ năng lượng tái tạo, đặc biệt là pin nhiên liệu Oxide rắn, một giải pháp tiềm năng cho cuộc khủng hoảng năng lượng và vấn đề môi trường hiện nay.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của luận văn là tổng hợp BSCF bằng phương pháp Acid Stearic và khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp khí nhiên liệu oxygen đối với độ chọn lọc của vật liệu BSCF. Nghiên cứu này nhằm tối ưu hóa quy trình tổng hợp và cải thiện hiệu suất của pin nhiên liệu Oxide rắn đơn buồng, một công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực năng lượng tái tạo.
1.2. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu bao gồm tổng hợp BSCF bằng phương pháp Acid Stearic, sử dụng các kỹ thuật phân tích như SEM/EDS, XRD, và TGA/DTA để đánh giá cấu trúc và tính chất của vật liệu. Nghiên cứu cũng khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung, thời gian nung, và hàm lượng Acid Stearic đến độ đơn pha của BSCF.
II. Tổng hợp Ba0
Tổng hợp Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3 (BSCF) là trọng tâm của luận văn, với mục tiêu tạo ra vật liệu có cấu trúc perovskite hoàn chỉnh. BSCF được tổng hợp bằng phương pháp Acid Stearic, một phương pháp hiệu quả để tạo ra các hạt nano có kích thước đồng đều. Kết quả XRD cho thấy BSCF hình thành cấu trúc perovskite hoàn toàn ở nhiệt độ 850°C với kích thước tinh thể trung bình khoảng 15 nm. Các hình ảnh SEM cũng xác nhận sự hiện diện của các hạt hình cầu có kích thước nano.
2.1. Phương pháp Acid Stearic
Phương pháp Acid Stearic được sử dụng để tổng hợp BSCF, với ưu điểm là tạo ra các hạt nano có kích thước đồng đều và kiểm soát được cấu trúc tinh thể. Phương pháp này bao gồm các bước hòa tan các muối nitrate của Ba, Sr, Co, và Fe trong Acid Stearic, sau đó đốt cháy hỗn hợp để thu được bột BSCF.
2.2. Kết quả phân tích
Kết quả phân tích XRD cho thấy BSCF hình thành cấu trúc perovskite hoàn toàn ở nhiệt độ 850°C. Các hình ảnh SEM cho thấy các hạt BSCF có kích thước nano và hình dạng hình cầu. Phân tích TGA/DSC cũng xác nhận quá trình phân hủy nhiệt và hình thành cấu trúc perovskite.
III. Ứng dụng trong Pin Nhiên Liệu Oxide Rắn
Pin nhiên liệu Oxide rắn (SOFC) là một công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, với ưu điểm là hiệu suất cao và thân thiện với môi trường. Luận văn tập trung vào ứng dụng của BSCF trong pin nhiên liệu Oxide rắn đơn buồng (SC-SOFC), một loại pin có cấu trúc đơn giản và hiệu quả cao. BSCF được sử dụng làm vật liệu điện cực, với khả năng dẫn điện và tính chọn lọc cao.
3.1. Cấu tạo SC SOFC
SC-SOFC có cấu tạo đơn giản với chỉ một buồng hoạt động trong hỗn hợp khí nhiên liệu và oxygen. Cathode của SC-SOFC phải hoạt động với oxygen và trơ với nhiên liệu, trong khi anode phải phản ứng với nhiên liệu và trơ với oxygen. BSCF được sử dụng làm vật liệu cathode, với tính chọn lọc cao và khả năng dẫn điện tốt.
3.2. Tính chọn lọc của BSCF
Nghiên cứu khảo sát tính chọn lọc của BSCF theo tỷ lệ khí CH4:O2. Kết quả cho thấy, với tỷ lệ Rmix = 2, BSCF có độ chuyển hóa methane thấp nhất và độ chọn lọc CO2 cao nhất. Điều này cho thấy tiềm năng ứng dụng của BSCF trong SC-SOFC, giúp cải thiện hiệu suất và ổn định của pin.
IV. Kết luận và Kiến nghị
Luận văn đã thành công trong việc tổng hợp BSCF bằng phương pháp Acid Stearic và ứng dụng trong pin nhiên liệu Oxide rắn đơn buồng. Kết quả nghiên cứu cho thấy BSCF có cấu trúc perovskite hoàn chỉnh, kích thước hạt nano, và tính chọn lọc cao, phù hợp làm vật liệu điện cực trong SC-SOFC. Nghiên cứu này đóng góp vào sự phát triển của công nghệ năng lượng tái tạo, đặc biệt là pin nhiên liệu Oxide rắn, một giải pháp tiềm năng cho cuộc khủng hoảng năng lượng và vấn đề môi trường hiện nay.
4.1. Giá trị thực tiễn
Nghiên cứu này có giá trị thực tiễn cao trong việc phát triển pin nhiên liệu Oxide rắn, một công nghệ tiên tiến và thân thiện với môi trường. BSCF được tổng hợp bằng phương pháp Acid Stearic có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống năng lượng tái tạo, giúp giảm thiểu tác động của cuộc khủng hoảng năng lượng và biến đổi khí hậu.
4.2. Hướng phát triển
Hướng phát triển tiếp theo của nghiên cứu là tối ưu hóa quy trình tổng hợp BSCF và cải thiện hiệu suất của pin nhiên liệu Oxide rắn đơn buồng. Ngoài ra, nghiên cứu cũng có thể mở rộng sang các vật liệu perovskite khác để tìm kiếm các giải pháp năng lượng tái tạo hiệu quả hơn.
