RU161095U1 - Мембранно-электродный блок тотэ - Google Patents
Мембранно-электродный блок тотэ Download PDFInfo
- Publication number
- RU161095U1 RU161095U1 RU2015139540/07U RU2015139540U RU161095U1 RU 161095 U1 RU161095 U1 RU 161095U1 RU 2015139540/07 U RU2015139540/07 U RU 2015139540/07U RU 2015139540 U RU2015139540 U RU 2015139540U RU 161095 U1 RU161095 U1 RU 161095U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- electrode
- solid electrolyte
- sofc
- electrode block
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
Мембранно-электродный блок ТОТЭ, содержащий мембрану твердого электролита, катодный и анодный электроды, отличающийся тем, что мембрана является оптически прозрачной монокристаллической и один из электродов имеет кольцевую форму.
Description
Полезная модель относится к области топливных элементов с твердым электролитом и может найти применение при изготовлении твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), а также батарей и энергоустановок на их основе.
Твердооксидные топливные элементы - высокоэффективные электрохимические устройства для прямого преобразования химической энергии топлива в электрическую и тепловую энергию. Основной элемент любой батареи или энергоустановки на базе ТОТЭ - единичные мембранно-электродные блоки (МЭБ). Они состоят из твердого электролита, а также катодного и анодного электродов. Твердый электролит при высокой рабочей температуре (600-900°C) обладает высоким значением анионной проводимости по анионам кислорода (O2-), а также крайне низкими значениями электронной проводимости. В процессе работы на катодный электрод подается окислительный газ и происходит диссоциация газообразного кислорода до анионов, а на анодный электрод подается водород-содержащая топливная смесь и происходит диссоциация водорода до протонов. Под действием разности химических потенциалов анионы кислорода проходят через мембрану твердого электролита, окисляют протоны до воды, а компенсирующие заряд электроны проходят через внешнюю цепь, совершая полезную работу.
Таким образом, для работы ТОТЭ требуются разделенные окислительный и топливный газовые объемы, а также высокая рабочая температура. Эти факторы существенно затрудняют применение in-situ методик исследования электродных процессов. Наиболее перспективная методика, совместимая с данными осложняющими работу факторами, - спектроскопия комбинационного рассеяния света. Данная методика является неинвазивной, то есть не оказывает воздействие на объект исследования, а также дистанционной, то есть позволяет проводить исследования на расстоянии без прямого контакта с объектом. При использовании спектроскопии комбинационного рассеяния света накачивающее лазерное излучение используется для возбуждения рассеянного излучения, а оптическая система - для его регистрации.
Известное устройство-аналог - МЭБ, описанный в патенте US 8940112 B2, опубликован 27.01.2015, заявлен 24.04.2015. Устройство представляет собой МЭБ на базе керамической мембраны твердого электролита, с двух сторон которой находятся катодный и анодный электроды
При использовании данного устройства-аналога накачивающее лазерное излучение проникает на глубину около длины волны (0.5 мкм), поскольку как электроды, так и мембрана твердого электролита являются оптически непрозрачными. Результирующий сигнал удается получить только с внешних границ электродов, но при этом токогенерирующие электродные процессы происходят на границе «электрод/электролит». Таким образом, конструкция МЭБ не позволяет проводить исследования электродных процессов методом спектроскопии комбинационного рассеяния света.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит возможности получения результирующего сигнала спектроскопии комбинационного рассеяния света непосредственно из области, в которой преимущественно и происходят токогенерирующие электродные процессы, обеспечивающие работу ТОТЭ. Результат может выражаться, в частности, в усилении интенсивности результирующего сигнала, а также в повышении его информативности.
Для достижения указанного технического результата мембранно-электродный блок ТОТЭ содержит мембрану твердого электролита, катодный и анодный электроды, при этом мембрана является оптически прозрачной монокристаллической и один из электродов имеет специальную форму.
Отличительными признаками предлагаемых МЭБ от указанных выше известных, наиболее близких к ним, являются использование оптически прозрачных монокристаллических мембран твердого электролита, а также специальная геометрия противоположного электрода, позволяющая проводить оптические измерения.
Благодаря наличию этих признаков накачивающее лазерное излучение, а также рассеянное излучение, проходят через противоположный электрод благодаря его специальной форме, а также через монокристаллическую мембрану твердого электролита благодаря ее оптической прозрачности. Это позволяет получать результирующий сигнал спектроскопии комбинационного рассеяния света непосредственно с границы «мембрана твердого электролита/электрод».
Известная конструкция МЭБ изображена на фиг. 1а. Предлагаемая конструкция представлена на фиг. 1б.
В известной конструкции МЭБ (фиг. 1а) присутствуют мембрана твердого электролита (1), а также исследуемый электрод (2).
В предлагаемой конструкции присутствуют оптически прозрачная монокристаллическая мембрана (1), исследуемый электрод (2), а также противоположный электрод специальной формы (3).
На фиг. 1а представлена геометрия исследований токогенерирующих электродных процессов в ТОТЭ известной конструкции методом спектроскопии комбинационного рассеяния света. Лазерный луч (4) заводится со стороны исследуемого электрода (2). При этом исследуемый электрод является оптически непрозрачным и накачивающее лазерное излучение не проходит далее глубины порядка длины волны (0.5 мкм), а все электрохимические процессы проходят на границе «мембрана твердого электролита/электрод», находящейся на глубине 10-20 мкм под поверхностью электрода. Таким образом, при применении известной конструкции информация получается от области на внешней границе электрода ТОТЭ.
На фиг. 1б показана геометрия исследований при использовании предлагаемой конструкции МЭБ. Лазерный луч (4) накачки заводится со стороны противоположного электрода (3). Специальная геометрия противоположного электрода позволяет лазерному излучению беспрепятственно проходить до границы электролита. На фиг. 1б показан один из примеров реализации данной геометрии - кольцевая геометрия. После этого он проходит через оптически прозрачную мембрану твердого электролита (1). При использовании данной конструкции рассеянное излучение регистрируется с области на границе «электрод (2)/электролит».
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015139540/07U RU161095U1 (ru) | 2015-09-17 | 2015-09-17 | Мембранно-электродный блок тотэ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015139540/07U RU161095U1 (ru) | 2015-09-17 | 2015-09-17 | Мембранно-электродный блок тотэ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU161095U1 true RU161095U1 (ru) | 2016-04-10 |
Family
ID=55659919
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015139540/07U RU161095U1 (ru) | 2015-09-17 | 2015-09-17 | Мембранно-электродный блок тотэ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU161095U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU189528U1 (ru) * | 2019-03-13 | 2019-05-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Мембранно-электродный блок ТОТЭ для оптических исследований с тонкопленочным электролитом |
-
2015
- 2015-09-17 RU RU2015139540/07U patent/RU161095U1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU189528U1 (ru) * | 2019-03-13 | 2019-05-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Мембранно-электродный блок ТОТЭ для оптических исследований с тонкопленочным электролитом |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nenning et al. | Ambient pressure XPS study of mixed conducting perovskite-type SOFC cathode and anode materials under well-defined electrochemical polarization | |
Ni et al. | Mathematical modeling of ammonia-fed solid oxide fuel cells with different electrolytes | |
Stuart et al. | Solid oxide proton conducting steam electrolysers | |
NO20092454L (no) | Elektrode for bruk sammen med elektrokjemiske kondensatorer med doble elektriske lag som har hoye spesifikke parametre | |
Shimonosono et al. | Phase transformation related electrical conductivity degradation of NiO doped YSZ | |
Brunauer et al. | UV‐Light‐Driven Oxygen Pumping in a High‐Temperature Solid Oxide Photoelectrochemical Cell | |
Rahim et al. | Mathematical modelling and simulation analysis of PEM electrolyzer system for hydrogen production | |
Ni et al. | An improved electrochemical model for the NH3 fed proton conducting solid oxide fuel cells at intermediate temperatures | |
Lee et al. | Analysis of concentration polarization using UV-visible spectrophotometry in a vanadium redox flow battery | |
Yokokawa et al. | Simulation technology on SOFC durability with an emphasis on conductivity degradation of ZrO2-Base electrolyte | |
RU161095U1 (ru) | Мембранно-электродный блок тотэ | |
Aaron et al. | In situ single electrode studies of an all-vanadium redox flow battery | |
Agarkov et al. | In-situ Raman spectroscopy analysis of the interface between ceria-containing SOFC anode and stabilized zirconia electrolyte | |
McIntyre et al. | In situ spectroscopic studies of carbon formation in SOFCs operating with syn-gas | |
Huang et al. | In Situ Reliability Investigation of All-Vanadium Redox Flow Batteries by a Stable Reference Electrode | |
Darowicki et al. | Study of direct methanol fuel cell process dynamics using dynamic electrochemical impedance spectroscopy | |
RU189528U1 (ru) | Мембранно-электродный блок ТОТЭ для оптических исследований с тонкопленочным электролитом | |
Zhu et al. | Role of electronic conduction in stability of solid oxide electrolyzer cells (SOEC) | |
KR20180081070A (ko) | 전기화학 셀 및 프로세스 | |
CN103278494B (zh) | 一种光电复合检测溶氧的方法及实验装置 | |
Sun et al. | Correction: A-site deficient perovskite: the parent for in situ exsolution of highly active, regenerable nano-particles as SOFC anodes | |
He et al. | Direct solar water splitting cell using water, WO3, Pt, and polymer electrolyte membrane | |
Laoun et al. | Electrochemical aided model to study solid polymer electrolyte water electrolysis | |
Möller et al. | Influence of LSC cathode microstructure on the electrochemical behavior at the intermediate temperature SOFC | |
Shimonosono et al. | Cubic-tetragonal phase transformation of YSZ electrolyte in SOFCs |