Исследование структурных, электрических и электрохимических характеристик тонких пленок твердых электролитов на основе оксидов церия и циркония, формируемых методом электрофоретического осаждения нанопорошков на катодных подложках

Современные тенденции развития технологии твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), связанные с повышением эффективности и снижением себестоимости данных устройств, направлены на создание ТОТЭ на несущих электродных подложках, в частности – на катодах. Основная сложность состоит в выборе методов нанесения пленок, которые зачастую требуют дорогостоящего оборудования и сложны в исполнении. Данный проект призван заложить научные основы простой и дешевой технологии нанесения пленок твердых электролитов на несущие катоды путем электрофоретического осаждения (ЭФО). Короткое время формирования (до 1 минуты пленка толщиной 1 мкм), возможность осаждения многослойных твердых электролитов, возможность использования подложек любой формы делают этот метод чрезвычайно перспективным. Для подложек будут использованы никелато-феррит лантана и слоистый никелат лантана – катодные материалы с близким коэффициентом термического расширения (КТР) к осаждаемым электролитам и не содержащие кобальт (обеспечивает дешевизну и стабильность). Для осаждения однослойных пленок будут использованы нанопорошки твердых электролитов на основе диоксида церия (двух- и многокомпонентные) и для двухслойных пленок также будут применены электролиты, блокирующих электронную проводимость в церии со стороны анода ТОТЭ – на основе циркония, стабилизированного иттрием или скандием/церием и допированного церата бария. Для получения материалов будут использованы методы твердофазного синтеза и метод испарения лазером. Будут исследованы индивидуальные электрические и термомеханические свойства материалов подложек и осаждаемых электролитов с целью выбора наиболее выгодных комбинаций, установлены параметры устойчивости суспензий, режимы осаждения, исследованы структурные и электрические свойства пленок, на завершающем этапе - проведено тестирование единичных ТОТЭ с пленочными электролитами на пористых катодных подложках.