ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ С ТВЕРДЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ
ELECTRODE FOR HIGH-TEMPERATURE ELECTROCHEMICAL DEVICES WITH HARD ELECTROLYTE

Изобретение относится к области высокотемпературных электрохимических устройств с твердым кислородионным электролитом и может быть использовано в качестве электродов при создании электролизеров, топливных элементов и других устройств.
2
2
3
Известен анод высокотемпературных топливных батарей на основе никеля, содержащий также добавку до 50 процентов по массе порошка электролита состава ZrO-YO (T.Kawada, N.Sakai, H.Yokokawa, W.Dokiya, Characteristics of Slurry-Coated Nickei Zirconia Cermet Anodes for Solid Oxide Fuel Cells. II J.Electrochem. Soc. 1990. Vol.137, N 10. P.3042-3047).
2
2
2
2
3
2
2
3
2
2
2
Известен также способ изготовления электродов (заявка ФРГ N 3611291, кл. Н01М 4/88, опубл. 15.10.87), содержащих основу, представляющую собой материал с электронной проводимостью (манганиты лантана-стронция или лантана-кальция), и добавку твердых электролитов, имеющую ионную проводимость (СеO, ZrO-CaO, ZrO-YO, ZrO-YbО, ZrO-CeO, ZrO-MgO).
2
3
2
3
2
3
2
3
2
2
3
2
3
2
3
2
2
3
Известен также электрод (патент РФ №2079935) для электрохимических устройств с твердым электролитом, содержащий основу, представляющую собой соединение типа перовскита с электронной проводимостью и добавку из твердого электролита, обладающего ионной проводимостью. В качестве добавки к основе служит твердый электролит состава ВiO - YО, или смесь ВiO - YО и ZrO ScO, или смесь ВiO YО и ZrO YО, принятый за прототип.
Недостатками известных электродов является их пониженная электрохимическая активность, проявляющаяся в большом поляризационном сопротивлении в катодных и анодных процессах.
2-х
Предложенное в заявке техническое решение, заключающееся в том, что электрод дополнительно содержит между электродом и твердым электролитом промежуточный слой из смеси оксидов двух- и четырехвалентного урана в количестве 85-97 мас.% и твердого электролита 3-15 мас.% толщиной 2-10 мкм, причем смесь оксидов урана отвечает составу UО, где х=0,2-0,4, позволяет существенно увеличить электрохимическую активность электродов.
1,8
2
Пример 1. На поверхность твердого электролита на основе диоксида циркония наносится слой из смеси 97 мас.% UO и 3 мас.% твердого электролита толщиной 2 мкм, после чего наносится электрод известного по патенту РФ №2079935 состава. Измеренное поляризационное сопротивление полученного электрода в катодном и анодном процессах составляет 0,1-0,15 Ом/см.
1, 6
2
Пример 2. На поверхность твердого электролита на основе диоксида циркония наносится слой из смеси 85 мас.% UO и 15 мас.% твердого электролита толщиной 10 мкм, после чего наносится электрод известного по патенту РФ №2079935 состава. Измеренное поляризационное сопротивление полученного электрода в катодном и анодном процессах составляет 0,08-0,15 Ом/см.
1,9
2
Пример 3. На поверхность твердого электролита на основе диоксида циркония наносится слой из смеси 80 мас.% UО и 20 мас.% твердого электролита толщиной 5 мкм, после чего наносится электрод известного по патенту РФ №2079935 состава. Измеренное поляризационное сопротивление полученного электрода в катодном и анодном процессах составляет 0,15-0,3 Ом/см.
1,5
2
Пример 4. На поверхность твердого электролита на основе диоксида циркония наносится слой из смеси 98 мас.% UO и 2 мас.% твердого электролита толщиной 5 мкм, после чего наносится электрод известного по патенту РФ №2079935 состава. Измеренное поляризационное сопротивление полученного электрода в катодном и анодном процессах составляет 0,2-0,4 Ом/см.
2-x
Приведенные примеры осуществления заявляемого электрода показывают, что повышение электрохимической активности электрода по отношению к известным электродам достигается комбинацией существенных признаков, а именно: электрод дополнительно содержит между электродом и твердым электролитом промежуточный слой из смеси оксидов двух- и четырехвалентного урана в количестве 85-97 мас.% и твердого электролита 3-15 мас.% толщиной 2-10 мкм, а смесь оксидов урана отвечает составу UO, где х=0,2-0,4.