РАЗРАБОТКА ТВЕРДООКСИДНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ТОМСКОМ

А.А. Соловьев, Г.Е. Ремнев, Е.А. Смолянский 

Национальный исследовательский Томский политехнический университет,   

Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30, 634050 

E-mail: 

solovev@tpu.ru

 

Основная  проблема  использования твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) связана  с их 

при  изготовлении  ТОТЭ  и  снижению  генерируемой  ими  мощности  со  временем.  Поэтому  актуальной 

задачей  является  снижение  рабочей  температуры  ТОТЭ  до  600–750°С.  Этого  можно  добиться 

уменьшением  толщины  электролита  с  сотен  до  единиц  микрометром  и,  как  следствие,  снижения 

омических  потерь  в  топливном  элементе.  В  Томском  политехническом  университете  предложено 

использовать  для  формирования  тонкопленочного  электролита  на  несущих  анодах  ТОТЭ  метод 

магнетронного  распыления.  Данный  метод  широко  используется  в  промышленности  для  осаждения 

тонкопленочных слоев толщиной от единиц нанометров до нескольких микрометров.  

Была отработана технология нанесения электролита из диоксида циркония, стабилизированного 

иттрием (YSZ), и барьерного слоя из оксида церия допированного гадолинием на несущие NiO/YSZ аноды 

ТОТЭ.  Суммарная  толщина  электролита  составила  4–6  мкм.  ТОТЭ  лабораторного  масштаба  с  таким 

тонкопленочным электролитом и активной площадью катода 1 см

2

 продемонстировали высокие плотности 

2

  при  рабочих  температура  750  и  600°С  соответственно)  при  работе  на 

размером 10×10 см

2

 (Рис. 1) [2].  

На основе ТОТЭ с несущим анодом размером 10×10 см

были изготовлены и испытаны первые образцы 

батарей  ТОТЭ,  состоящие  из  3,  10  и  50  топливных  ячеек.  Батарея  из  50-ти  топливных  ячеек  имела 

мощность 500 Вт.