Изготовление полуячейки твердооксидного топливного элемента на основе пористого никеля и тонкопленочного электролита из диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия

Abstract

В работе был получен и исследован пористый никелевый анод тонкопленочного твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ), полученный методом горячего прессования порошка с добавлением порообразователя (ПО). Порошки Ni и ПО смешивали в различном соотношении, прессовали в пресс-форме и дополнительно спекали. Была разработана технология полировки с использованием порошка циркония, стабилизированного иттрием (YSZ), для уменьшения шероховатости поверхности анода на основе Ni с целью нанесения слоя электролита без трещин. На поверхность анода был нанесен тонкопленочный электролит YSZ толщиной 3 мкм методом импульсного лазерного осаждения. Морфологические и элементные анализы образцов были охарактеризованы методами сканирующей электронной микроскопии и спектроскопии EDS. Для фазового анализа и определения структурных характеристик использовалась рентгеновская дифракция. Удельные площади поверхности полученных анодов были рассчитаны по их изотермам адсорбции и десорбции N2 с использованием сорбтометра и рассчитаны методом Брунауэра Эммета-Теллера (BET). В результате наибольшей механической прочностью и удельной площадью поверхности (15,42 м2г-1) обладал образец с содержанием ПО, равным 40%, в то время как его ионная проводимость при 800 °C достигала 6,4∙10-2 С/см.