Claims (41)
1.Электрод-электролитная пара, содержащая микропористый электрод, на поверхности которого нанесен мультислойный твердый электролит на основе двуокиси циркония со стабилизирующими добавками, при этом твердый электролит состоит из внутреннего нанопористого трехмерного слоя твердого электролита с размером зерна, не превышающим 1000 нм, и, по крайней мере, частично заполняющего поверхностные поры микропористого электрода на глубину 5-50 мкм, и плотного внешнего слоя электролита с размером зерна, не превышающим 1000 нм, и расположенного на поверхности внутреннего слоя.1. An electrode is an electrolyte pair containing a microporous electrode, on the surface of which a multilayer solid electrolyte based on zirconium dioxide with stabilizing additives is deposited, while the solid electrolyte consists of an internal nanoporous three-dimensional layer of solid electrolyte with a grain size not exceeding 1000 nm, and, according to at least partially filling the surface pores of the microporous electrode to a depth of 5-50 μm, and a dense outer layer of electrolyte with a grain size not exceeding 1000 nm, and located on the surface xnosti of the inner layer.
2. Электрод-электролитная пара по п.1, содержащая внутренний и внешний слои электролита, имеющие одинаковый или разный состав.2. The electrode-electrolyte pair according to claim 1, containing the inner and outer layers of the electrolyte having the same or different composition.
3. Электрод-электролитная пара по п.1, содержащая внутренний слой электролита имеющий аморфное и нанокристаллическое строение.3. The electrode-electrolyte pair according to claim 1, containing an inner electrolyte layer having an amorphous and nanocrystalline structure.
4. Электрод-электролитная пара по п.1, содержащая внешний слой электролита имеющий аморфное строение.4. The electrode-electrolyte pair according to claim 1, containing an outer layer of electrolyte having an amorphous structure.
5. Электрод-электролитная пара по п.1, содержащая в качестве стабилизирующих добавок в твердом электролите магний и/или кальций и/или иттрий и/или скандий и/или алюминий и/или редкоземельные металлы и/или титан.5. The electrode-electrolyte pair according to claim 1, containing as stabilizing additives in the solid electrolyte magnesium and / or calcium and / or yttrium and / or scandium and / or aluminum and / or rare earth metals and / or titanium.
6. Электрод-электролитная пара по п.1, содержащая электрод, выполненный из микропористого керамического или металлического или металлокерамического материала с размерами пор более 1 мкм.6. The electrode-electrolyte pair according to claim 1, containing an electrode made of microporous ceramic or metallic or cermet material with pore sizes greater than 1 μm.
7. Электрод-электролитная пара по п.1 или 6, содержащая в качестве электрода анод или катод плоской или трубчатой формы.7. The electrode-electrolyte pair according to claim 1 or 6, containing as an electrode an anode or cathode of a flat or tubular shape.
8. Электрод-электролитная пара по п.7, содержащая анод, выполненный из пористого металлического материала, состоящего из никеля и/или кобальта и/или их сплавов.8. The electrode-electrolyte pair according to claim 7, containing an anode made of a porous metal material consisting of nickel and / or cobalt and / or their alloys.
9. Электрод-электролитная пара по п.7, содержащая анод, выполненный из сетки объемного плетения или пенометалла.9. The electrode-electrolyte pair according to claim 7, containing an anode made of a three-dimensional netting or foam metal.
10. Способ изготовления электрод-электролитной пары, включающий формирование на поверхности микропористого электрода частично погруженного в электрод мультислойного твердого электролита на основе двуокиси циркония со стабилизирующими добавками, для чего вначале проводят пропитку поверхности микропористого электрода органогелем, состоящим из наноразмерных частиц двуокиси циркония со стабилизирующими добавками и органического раствора органических солей циркония и металлов стабилизирующих добавок, и деструкцию органической части органогеля, приводящую к химическому осаждению внутреннего нанопористого трехмерного слоя мультислойного твердого электролита на поверхности электрода, а затем проводят нанесение на поверхность внутреннего слоя органогеля, состоящего из наноразмерных частиц двуокиси циркония со стабилизирующими добавками и органического раствора органических солей циркония и металлов стабилизирующих добавок, и деструкцию органической части органогеля, приводящую к химическому осаждению плотного внешнего слоя мультислойного электролита на поверхности внутреннего слоя.10. A method of manufacturing an electrode-electrolyte pair, comprising forming on the surface of the microporous electrode partially immersed in the electrode of a multilayer solid electrolyte based on zirconia with stabilizing additives, for which the surface of the microporous electrode is first impregnated with an organogel consisting of nanosized particles of zirconia with stabilizing additives and organic solution of organic salts of zirconium and metals stabilizing additives, and the destruction of the organic part organogel, leading to the chemical deposition of the inner nanoporous three-dimensional layer of a multilayer solid electrolyte on the electrode surface, and then the surface of the inner layer of the organogel, consisting of nanosized particles of zirconium dioxide with stabilizing additives and an organic solution of organic zirconium salts and metals of stabilizing additives, is applied and the organic destruction part of the organogel, leading to chemical deposition of the dense outer layer of the multilayer electrolyte on the inner layer.
11. Способ по п.10, в котором для формирования внутреннего и внешнего слоев твердого электролита используют органогели одинакового или разного состава.11. The method of claim 10, in which for the formation of the inner and outer layers of the solid electrolyte using organogels of the same or different composition.
12. Способ по п.10, в котором используют в качестве стабилизирующих добавок в твердом электролите магний и/или кальций и/или иттрий и/или скандий и/или алюминий и/или редкоземельные металлы и/или титан.12. The method according to claim 10, in which magnesium and / or calcium and / or yttrium and / or scandium and / or aluminum and / or rare earth metals and / or titanium are used as stabilizing additives in the solid electrolyte.
13. Способ по п.10, в котором пропитку пористой поверхности электрода органогелем проводят под вакуумом или механическим вдавливанием органогеля в микропористую поверхность электрода.13. The method according to claim 10, in which the impregnation of the porous surface of the electrode with organogel is carried out under vacuum or by mechanical pressing of the organogel into the microporous surface of the electrode.
14. Способ по п.10, в котором для деструкции проводят энергетическое воздействие, приводящее к разложению органической части органогеля, например, термический или индукционный или инфракрасный нагрев или воздействие электронного или лазерного излучения или плазмохимическое воздействие.14. The method according to claim 10, in which for the destruction of the conduct of energy exposure, leading to decomposition of the organic part of the organogel, for example, thermal or induction or infrared heating or exposure to electronic or laser radiation or a plasma chemical effect.
15. Способ по п.14, использующий для деструкции органогеля высокоскоростной пиролиз при температуре не выше 800°С в окислительной или инертной или слабовосстановительной газовой атмосфере.15. The method according to 14, using for the destruction of organogel high-speed pyrolysis at a temperature not exceeding 800 ° C in an oxidizing or inert or weakly reducing gas atmosphere.
16. Способ по п.10, в котором деструкцию органической части органогеля проводят одновременно или последовательно с пропиткой или нанесением органогеля на поверхность внутреннего слоя.16. The method according to claim 10, in which the destruction of the organic part of the organogel is carried out simultaneously or sequentially with the impregnation or application of the organogel on the surface of the inner layer.
17. Способ по п.16, в котором при пропитке электрода органогелем или нанесении органогеля на поверхность внутреннего слоя с одновременной деструкцией органогель наносят на нагретую покрываемую поверхность методом пульверизации или принтерной печати.17. The method according to clause 16, in which when the electrode is impregnated with organogel or applied organogel to the surface of the inner layer with simultaneous destruction of the organogel is applied to the heated surface to be coated by spraying or printing.
18. Способ по п.14, в котором при пропитке электрода органогелем или нанесении органогеля на поверхность внутреннего слоя с последующей деструкцией органогель наносят на холодную поверхность электрода или внутреннего слоя с последующим высоко скоростным нагревом электрода.18. The method according to 14, in which when the electrode is impregnated with an organogel or an organogel is applied to the surface of the inner layer, followed by destruction, the organogel is applied to the cold surface of the electrode or inner layer, followed by high-speed heating of the electrode.
19. Способ по п.10, в котором пропитку электрода органогелем или нанесение органогеля на поверхность внутреннего слоя и деструкцию органогеля проводят одно- или многократно.19. The method according to claim 10, in which the impregnation of the electrode with organogel or the deposition of organogel on the surface of the inner layer and the destruction of the organogel is carried out once or repeatedly.
20. Органогель, используемый для изготовления электрод-электролитной пары, содержащий наноразмерные частицы двуокиси циркония со стабилизирующими добавками и органический раствор солей циркония и металлов стабилизирующих добавок смеси альфа разветвленных карбоновых кислот с общей формулой H(CH2-CH2)nCR'R"-COOH, где R'-СН3, R"-CmH(m+1) при m от 2 до 6, со средней молекулярной массой 140-250.20. An organogel used to make an electrode-electrolyte pair containing nanosized particles of zirconium dioxide with stabilizing additives and an organic solution of zirconium salts and metals of stabilizing additives of a mixture of alpha branched carboxylic acids with the general formula H (CH 2 -CH 2 ) n CR'R " -COOH, where R'-CH 3 , R "-C m H (m + 1) at m from 2 to 6, with an average molecular weight of 140-250.
21. Органогель по п.20, содержащий в качестве стабилизирующих металлов магний и/или кальций и/или иттрий и/или скандий и/или алюминий и/или редкоземельные металлы и/или титан.21. The organogel according to claim 20, containing magnesium and / or calcium and / or yttrium and / or scandium and / or aluminum and / or rare earth metals and / or titanium as stabilizing metals.
22. Органогель по п.20, содержащий в качестве органического растворителя карбоновую кислоту и/или любой органический растворитель солей металлов карбоновых кислот.22. Organogel according to claim 20, containing as an organic solvent carboxylic acid and / or any organic solvent of metal salts of carboxylic acids.
23. Органогель по п.20, содержащий наноразмерные частицы от 3 до 100 нм.23. Organogel according to claim 20, containing nanoscale particles from 3 to 100 nm.
24. Органогель по п.20, в котором концентрацию в солях циркония и металлов стабилизирующих добавок выбирают от 0.05 до 1 моль/л в соотношении, отвечающем стехиометрии наносимого электролита.24. The organogel according to claim 20, in which the concentration in the salts of zirconium and metals stabilizing additives is selected from 0.05 to 1 mol / l in a ratio corresponding to the stoichiometry of the applied electrolyte.
25. Органогель по п.20, в котором объемное соотношение наноразмерных частиц в органогеле не превышает 85%.25. The organogel according to claim 20, in which the volume ratio of nanoscale particles in the organogel does not exceed 85%.
26. Электрод-электролитная пара, содержащая нанопористый электрод, на поверхности которого нанесен слой твердого плотного трехмерного электролита с размерами зерна, не превышающими 1000, нм на основе двуокиси циркония со стабилизирующими добавками, заполняющего поверхностные поры нанопористого электрода на глубину 1-5 мкм.26. An electrode is an electrolyte pair containing a nanoporous electrode, on the surface of which a layer of solid, dense, three-dimensional electrolyte is deposited with grain sizes not exceeding 1000 nm based on zirconia with stabilizing additives that fills the surface pores of the nanoporous electrode to a depth of 1-5 μm.
27. Электрод-электролитная пара по п.26, в котором электролит имеет аморфное строение.27. The electrode-electrolyte pair according to p, in which the electrolyte has an amorphous structure.
28. Электрод-электролитная пара по п.26, в котором в качестве стабилизирующих добавок используют магний и/или кальций и/или иттрий и/или скандий и/или алюминий и/или редкоземельный металл и/или титан.28. The electrode-electrolyte pair according to p, in which magnesium and / or calcium and / or yttrium and / or scandium and / or aluminum and / or rare earth metal and / or titanium are used as stabilizing additives.
29. Электрод-электролитная пара по п.26, в котором электрод выполнен из нанопористого керамического или металлического или металлокерамического материала, размер пор которого, по крайней мере, вблизи поверхности не превышает 1 мкм.29. The electrode-electrolyte pair according to p, in which the electrode is made of nanoporous ceramic or metal or cermet material, the pore size of which, at least near the surface does not exceed 1 μm.
30. Электрод-электролитная пара по п.26, в котором в качестве электрода используют анод или катод плоской или трубчатой формы.30. The electrode-electrolyte pair according to claim 26, wherein the anode or cathode is flat or tubular in shape as an electrode.
31. Электрод-электролитная пара по п.30, в котором анод выполнен из нанопористого металлического материала, состоящего из никеля и/или кобальта и/или их сплавов.31. The electrode-electrolyte pair according to claim 30, wherein the anode is made of a nanoporous metal material consisting of nickel and / or cobalt and / or their alloys.
32. Способ изготовления электрод-электролитной пары, включающий формирование на поверхности нанопористого электрода слоя плотного трехмерного твердого электролита на основе двуокиси циркония со стабилизирующими добавками, для чего проводят пропитку поверхности нанопористого электрода органическим раствором органических солей циркония и металлов стабилизирующих добавок смеси альфа разветвленных карбоновых кислот с общей формулой H(CH2-CH2)nCR'R"-COOH, где R'-СН3, R"-СmН(m+1) при m от 2 до 6, со средней молекулярной массой 140-250 и деструкцию органической части раствора, приводящую к химического осаждению твердого электролита на поверхности электрода.32. A method of manufacturing an electrode-electrolyte pair, comprising forming on the surface of the nanoporous electrode a layer of a dense three-dimensional solid electrolyte based on zirconia with stabilizing additives, for which the surface of the nanoporous electrode is impregnated with an organic solution of organic zirconium salts and metal stabilizing additives of a mixture of alpha branched carboxylic acids with the general formula H (CH 2 —CH 2 ) n CR′R ″ —COOH, where R′ — CH 3 , R ″ —C m H (m + 1) at m from 2 to 6, with an average molecular weight of 140-250 and organ destruction part of the solution, leading to chemical deposition of solid electrolyte on the surface of the electrode.
33. Способ по п.32, в котором в качестве стабилизирующих добавок используют магний и/или кальций и/или иттрий и/или скандий и/или алюминий и/или редкоземельный металл и/или титан.33. The method according to p, in which magnesium and / or calcium and / or yttrium and / or scandium and / or aluminum and / or rare earth metal and / or titanium are used as stabilizing additives.
34. Способ по п.32, в котором в качестве органического растворителя используют карбоновую кислоту или толуол или октанол или другой органический растворитель солей металлов карбоновых кислот.34. The method according to p, in which the organic solvent is carboxylic acid or toluene or octanol or another organic solvent of metal salts of carboxylic acids.
35. Способ по п.32, в котором для деструкции используют энергетическое воздействие, приводящее к разложению органической части раствора, например, термический или индукционный или инфракрасный нагрев или воздействие электронного или лазерного излучения или плазмохимическое воздействие.35. The method according to p, in which the destruction of the use of energy exposure, leading to decomposition of the organic part of the solution, for example, thermal or induction or infrared heating or exposure to electronic or laser radiation or a plasma chemical effect.
36. Способ по п.35, отличающийся тем, что для деструкции раствора используют высокоскоростной пиролиз при температуре не выше 800°С в окислительной или инертной или слабовосстановительной газовой атмосфере.36. The method according to p. 35, characterized in that for the destruction of the solution using high-speed pyrolysis at a temperature of not higher than 800 ° C in an oxidizing or inert or weakly reducing gas atmosphere.
37. Способ по п.32, в котором деструкцию органической части раствора проводят одновременно или последовательно с пропиткой.37. The method according to p, in which the destruction of the organic part of the solution is carried out simultaneously or sequentially with impregnation.
38. Способ по п.37, в котором при пропитке электрода с одновременной деструкцией раствор наносят на нагретую покрываемую поверхность методом пульверизации или принтерной печати.38. The method according to clause 37, in which when the electrode is impregnated with simultaneous destruction, the solution is applied to a heated coated surface by spraying or printer printing.
39. Способ по п.37, в котором при пропитке электрода с последующей деструкцией раствор наносят на холодную поверхность электрода с последующим высоко скоростным нагревом электрода.39. The method according to clause 37, in which when the electrode is impregnated with subsequent destruction, the solution is applied to the cold surface of the electrode, followed by high-speed heating of the electrode.
40. Способ по п.32, в котором концентрацию в солях циркония и металлов стабилизирующих добавок выбирают от 0.05 до 1 моль/л в соотношении, отвечающем стехиометрии наносимого электролита.40. The method according to p, in which the concentration in salts of zirconium and metals stabilizing additives is selected from 0.05 to 1 mol / l in a ratio corresponding to the stoichiometry of the applied electrolyte.
41. Способ по п.32, в котором нанесение раствора на поверхность электрода и деструкцию проводят одно- или многократно.41. The method according to p, in which the application of the solution to the surface of the electrode and the destruction is carried out once or repeatedly.