ФОРМИРОВАНИЕ ПЛЕНОК YSZ ЭЛЕКТРОЛИТА НА ПОДЛОЖКАХ NIO-YSZ МЕТОДОМ ОКУНАНИЯ В СУСПЕНЗИИ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ

Результат исследований: Вклад в журналСтатьяНаучно-исследовательскаярецензирование

Аннотация

Одним из приоритетных направлений в области электрохимических устройств для генерации электроэнергии является разработка твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), работающих при пониженных температурах (ниже 600 ºС). Активно исследуются способы формирования пленочной электролитной мембраны, когда улучшение эксплуатационных характеристик устройства происходит за счет уменьшения толщины электролитного слоя. В качестве материала электролита ТОТЭ наиболее часто используются твердые растворы на основе оксида циркония, которые обладают достаточной кислородно-ионной проводимостью, химической стойкостью и стабильностью физических свойств как в окислительных, так и в восстановительных атмосферах. В данной работе пленки стабилизированного оксида циркония (YSZ) были получены методом окунания подложек NiO-YSZ в суспензии на водной основе с последующей термообработкой. Рассмотрены некоторые закономерности процессов кристаллизации пленок на электродных подложках в зависимости от способа приготовления пленкообразующей суспензии, морфологии поверхности подложки и режима термообработки получаемого пленочного покрытия. Выявлены оптимальные условия для получения газоплотных пленочных покрытий на подложках различной пористости. Изучено влияние состава компонентов суспензии (концентрации наполнителя и дисперсанта), вязкости и pH системы на процесс формирования пленочного электролита. Варьирование указанных параметров позволяет провести осаждение пленки стабилизированного оксида циркония с толщиной 5-10 мкм без трещин за 1-2 цикла нанесения. Показано, что применение металлокерамических композиций в качестве анодных материалов за счет наличия фазы электролита увеличивает механическую прочность несущего электрода и обеспечивает более благоприятные условия для формирования пленки электролита. Металлический компонент отвечает за хорошие электрофизические характеристики. Для ТОТЭ с кислородно-ионным электролитом на основе стабилизированного оксида циркония рассмотрены композиционные аноды, содержащие NiO и, соответственно, Ni в качестве металлической фазы после восстановления. Данный способ представляет собой простой и экономически эффективный метод изготовления тонкопленочного электролита для твердооксидного топливного элемента.
Переведенное названиеFormation of YSZ Electrolyte Films on NiO-YSZ Cathode Substrate by Dip-Coating in Aqueous Suspensions
Язык оригиналаРусский
Страницы (с-по)63-72
Число страниц10
ЖурналМеждународный научный журнал "Альтернативная энергетика и экология"
Номер выпуска31-36 (243-248)
DOI
СостояниеОпубликовано - 2017

Отпечаток

Yttria stabilized zirconia
Electrolytes
Suspensions
Cathodes
Coatings
Substrates
Solid oxide fuel cells (SOFC)
Oxide films
Anodes
Heat treatment
Oxygen
Thin films
Electrodes
zirconium oxide
Cermets
Crystallization
Chemical analysis
Strength of materials
Surface morphology
Solid solutions

ГРНТИ

  • 31.15.00 Физическая химия

Уровень публикации

  • Перечень ВАК

Цитировать

@article{e18ef5999ca54eab904ba73a74f8975c,
title = "ФОРМИРОВАНИЕ ПЛЕНОК YSZ ЭЛЕКТРОЛИТА НА ПОДЛОЖКАХ NIO-YSZ МЕТОДОМ ОКУНАНИЯ В СУСПЕНЗИИ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ",
abstract = "Одним из приоритетных направлений в области электрохимических устройств для генерации электроэнергии является разработка твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), работающих при пониженных температурах (ниже 600 ºС). Активно исследуются способы формирования пленочной электролитной мембраны, когда улучшение эксплуатационных характеристик устройства происходит за счет уменьшения толщины электролитного слоя. В качестве материала электролита ТОТЭ наиболее часто используются твердые растворы на основе оксида циркония, которые обладают достаточной кислородно-ионной проводимостью, химической стойкостью и стабильностью физических свойств как в окислительных, так и в восстановительных атмосферах. В данной работе пленки стабилизированного оксида циркония (YSZ) были получены методом окунания подложек NiO-YSZ в суспензии на водной основе с последующей термообработкой. Рассмотрены некоторые закономерности процессов кристаллизации пленок на электродных подложках в зависимости от способа приготовления пленкообразующей суспензии, морфологии поверхности подложки и режима термообработки получаемого пленочного покрытия. Выявлены оптимальные условия для получения газоплотных пленочных покрытий на подложках различной пористости. Изучено влияние состава компонентов суспензии (концентрации наполнителя и дисперсанта), вязкости и pH системы на процесс формирования пленочного электролита. Варьирование указанных параметров позволяет провести осаждение пленки стабилизированного оксида циркония с толщиной 5-10 мкм без трещин за 1-2 цикла нанесения. Показано, что применение металлокерамических композиций в качестве анодных материалов за счет наличия фазы электролита увеличивает механическую прочность несущего электрода и обеспечивает более благоприятные условия для формирования пленки электролита. Металлический компонент отвечает за хорошие электрофизические характеристики. Для ТОТЭ с кислородно-ионным электролитом на основе стабилизированного оксида циркония рассмотрены композиционные аноды, содержащие NiO и, соответственно, Ni в качестве металлической фазы после восстановления. Данный способ представляет собой простой и экономически эффективный метод изготовления тонкопленочного электролита для твердооксидного топливного элемента.",
author = "Новикова, {Юлия Вячеславовна} and Пузырев, {Игорь Сергеевич} and Строева, {Анна Юрьевна} and Ковальчук, {Анастасия Николаевна} and Кузьмин, {Антон Валериевич}",
year = "2017",
doi = "10.15518/isjaee.2017.31-36.063-072",
language = "Русский",
pages = "63--72",
journal = "Международный научный журнал {"}Альтернативная энергетика и экология{"}",
issn = "1608-8298",
publisher = "Общество с ограниченной ответственностью {"}Научно-технический центр ТАТА{"}",
number = "31-36 (243-248)",

}

TY - JOUR

T1 - ФОРМИРОВАНИЕ ПЛЕНОК YSZ ЭЛЕКТРОЛИТА НА ПОДЛОЖКАХ NIO-YSZ МЕТОДОМ ОКУНАНИЯ В СУСПЕНЗИИ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ

AU - Новикова, Юлия Вячеславовна

AU - Пузырев, Игорь Сергеевич

AU - Строева, Анна Юрьевна

AU - Ковальчук, Анастасия Николаевна

AU - Кузьмин, Антон Валериевич

PY - 2017

Y1 - 2017

N2 - Одним из приоритетных направлений в области электрохимических устройств для генерации электроэнергии является разработка твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), работающих при пониженных температурах (ниже 600 ºС). Активно исследуются способы формирования пленочной электролитной мембраны, когда улучшение эксплуатационных характеристик устройства происходит за счет уменьшения толщины электролитного слоя. В качестве материала электролита ТОТЭ наиболее часто используются твердые растворы на основе оксида циркония, которые обладают достаточной кислородно-ионной проводимостью, химической стойкостью и стабильностью физических свойств как в окислительных, так и в восстановительных атмосферах. В данной работе пленки стабилизированного оксида циркония (YSZ) были получены методом окунания подложек NiO-YSZ в суспензии на водной основе с последующей термообработкой. Рассмотрены некоторые закономерности процессов кристаллизации пленок на электродных подложках в зависимости от способа приготовления пленкообразующей суспензии, морфологии поверхности подложки и режима термообработки получаемого пленочного покрытия. Выявлены оптимальные условия для получения газоплотных пленочных покрытий на подложках различной пористости. Изучено влияние состава компонентов суспензии (концентрации наполнителя и дисперсанта), вязкости и pH системы на процесс формирования пленочного электролита. Варьирование указанных параметров позволяет провести осаждение пленки стабилизированного оксида циркония с толщиной 5-10 мкм без трещин за 1-2 цикла нанесения. Показано, что применение металлокерамических композиций в качестве анодных материалов за счет наличия фазы электролита увеличивает механическую прочность несущего электрода и обеспечивает более благоприятные условия для формирования пленки электролита. Металлический компонент отвечает за хорошие электрофизические характеристики. Для ТОТЭ с кислородно-ионным электролитом на основе стабилизированного оксида циркония рассмотрены композиционные аноды, содержащие NiO и, соответственно, Ni в качестве металлической фазы после восстановления. Данный способ представляет собой простой и экономически эффективный метод изготовления тонкопленочного электролита для твердооксидного топливного элемента.

AB - Одним из приоритетных направлений в области электрохимических устройств для генерации электроэнергии является разработка твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), работающих при пониженных температурах (ниже 600 ºС). Активно исследуются способы формирования пленочной электролитной мембраны, когда улучшение эксплуатационных характеристик устройства происходит за счет уменьшения толщины электролитного слоя. В качестве материала электролита ТОТЭ наиболее часто используются твердые растворы на основе оксида циркония, которые обладают достаточной кислородно-ионной проводимостью, химической стойкостью и стабильностью физических свойств как в окислительных, так и в восстановительных атмосферах. В данной работе пленки стабилизированного оксида циркония (YSZ) были получены методом окунания подложек NiO-YSZ в суспензии на водной основе с последующей термообработкой. Рассмотрены некоторые закономерности процессов кристаллизации пленок на электродных подложках в зависимости от способа приготовления пленкообразующей суспензии, морфологии поверхности подложки и режима термообработки получаемого пленочного покрытия. Выявлены оптимальные условия для получения газоплотных пленочных покрытий на подложках различной пористости. Изучено влияние состава компонентов суспензии (концентрации наполнителя и дисперсанта), вязкости и pH системы на процесс формирования пленочного электролита. Варьирование указанных параметров позволяет провести осаждение пленки стабилизированного оксида циркония с толщиной 5-10 мкм без трещин за 1-2 цикла нанесения. Показано, что применение металлокерамических композиций в качестве анодных материалов за счет наличия фазы электролита увеличивает механическую прочность несущего электрода и обеспечивает более благоприятные условия для формирования пленки электролита. Металлический компонент отвечает за хорошие электрофизические характеристики. Для ТОТЭ с кислородно-ионным электролитом на основе стабилизированного оксида циркония рассмотрены композиционные аноды, содержащие NiO и, соответственно, Ni в качестве металлической фазы после восстановления. Данный способ представляет собой простой и экономически эффективный метод изготовления тонкопленочного электролита для твердооксидного топливного элемента.

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=32368332

U2 - 10.15518/isjaee.2017.31-36.063-072

DO - 10.15518/isjaee.2017.31-36.063-072

M3 - Статья

SP - 63

EP - 72

JO - Международный научный журнал "Альтернативная энергетика и экология"

JF - Международный научный журнал "Альтернативная энергетика и экология"

SN - 1608-8298

IS - 31-36 (243-248)

ER -