Окисление водорода и деградационные процессы на электродах твердооксидных электрохимических устройств

Разработан способ анализа спектров электрохимического импеданса, основанный на комбинировании методов нелинейных наименьших квадратов и распределения времен релаксации, который позволяет идентифицировать стадии электродных реакций, ограничивающие мощностные характеристики топливного элемента.Предложены маршруты электродных реакций окисления H2, CO и восстановления O2 на Sr(Fe,Mo)O3 электроде. Доказано экспериментально на примерах Ni-керамического, Sr(Fe,Mo)O3 и (La,Sr)MnO3 электродов, что на основе результатов исследований механизмов электродных реакций и деградационных явлений можно целенаправленно влиять на природу и/или скорость лимитирующих стадий и снижать скорость деградационных процессов.Изложены закономерности изменения во времени параметров микроструктуры несущих Ni-керамических электродов. Раскрыты причины ухудшения их функциональных характеристик во времени, обусловленные как обратимой адсорбцией гидроксид-ионов при потенциале положительнее ПНЗ никеля, так и необратимым уменьшением массовой доли Ni в электроде.Представлены рекомендации по повышению эффективности работы Ni-керамических электродов при помощи катодной поляризации и/или термоциклирования после их длительной эксплуатации, а также регенерации Sr(Fe,Mo)O3 анода редокс циклированием после его отравления углеродом или серой.Созданы единичные твердооксидные топливные элементы на несущем Ni-керамическом аноде и на несущем катоде на основе (La,Sr)MnO3 мощностью более 2 и 1.6 Вт/см2, соответственно.