Исследование влияния микроструктуры анодных подложек на электрохимические характеристики единичных анод-поддерживающих ТОТЭ

Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) являются высокоэффективными генераторами электрической энергии и высокопотенциального тепла, напрямую преобразующими химическую энергию окисления топлива (водорода или газообразных углеводородов). Конструкция единичных элементов ТОТЭ предполагает наличие несущего элемента, отвечающего за механическую стабильность системы во время её сборки и в течение всего срока эксплуатации.В настоящее время в России активно ведутся разработки в области электролит-поддерживающих ТОТЭ, батарей и энергетических установок (ЭУ) на их основе. В 2016 году в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) были разработаны, созданы и испытаны батареи на основе электролит-поддерживающих ТОТЭ мощностью 500-600 Вт.Планарные ТОТЭ анод-поддерживающей конструкции являются более перспективными в связи с возможностью существенного (2 – 3 раза) увеличения удельных мощностных характеристик, за счет снижения полного внутреннего сопротивления, а также в связи с уменьшением рабочей температуры топливного элемента с 850 °С для электролит-поддерживающих ТОТЭ до 650-700°С за счет использования тонкопленочного электролита.Использование анод-поддерживающих ТОТЭ в энергоустановках (ЭУ) на их основе позволит улучшить массогабаритные характеристики ЭУ, уменьшить стоимость, что позволит расширить область применения ЭУ на ТОТЭ.В рамках данного проекта будет изучено влияние пористости, состава анодных подложек, их морфологических особенностей, а также микроструктуры и геометрии тонкого электролита на электрохимические характеристики топливного элемента. Будет изучена структура электрического сопротивления элемента с целью его оптимизации за счет улучшения состава и микроструктуры многослойных керамических топливных элементов.В результате работы будет разработана лабораторная масштабируемая технология изготовления высокоэффективных ТОТЭ анод-поддерживающей конструкции. Ожидаемая плотность мощности при рабочей температуре 750 °С составит не менее 300 мВт/см2.