RU2399996C1 - Твердооксидный топливный элемент - Google Patents

Твердооксидный топливный элемент Download PDF

Info

Publication number
RU2399996C1
RU2399996C1 RU2008152447/09A RU2008152447A RU2399996C1 RU 2399996 C1 RU2399996 C1 RU 2399996C1 RU 2008152447/09 A RU2008152447/09 A RU 2008152447/09A RU 2008152447 A RU2008152447 A RU 2008152447A RU 2399996 C1 RU2399996 C1 RU 2399996C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
fuel cell
cell according
solid oxide
oxide fuel
Prior art date
Application number
RU2008152447/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008152447A (ru
Inventor
Петер Халвур ЛАРСЕН (DK)
Петер Халвур ЛАРСЕН
Мугенс Бьерй МУГЕНСЕН (DK)
Мугенс Бьерй МУГЕНСЕН
Сёрен ЛИНДЕРОТ (DK)
Сёрен ЛИНДЕРОТ
Кент Каме ХАНСЕН (DK)
Кент Каме ХАНСЕН
Вейгу ВАНГ (DK)
Вейгу ВАНГ
Original Assignee
Текникал Юниверсити Оф Денмарк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Текникал Юниверсити Оф Денмарк filed Critical Текникал Юниверсити Оф Денмарк
Publication of RU2008152447A publication Critical patent/RU2008152447A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2399996C1 publication Critical patent/RU2399996C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223—Composites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • H01M4/8621—Porous electrodes containing only metallic or ceramic material, e.g. made by sintering or sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
    • H01M4/8885—Sintering or firing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
    • H01M4/9025—Oxides specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9041—Metals or alloys
    • H01M4/905—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
    • H01M4/9066—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC of metal-ceramic composites or mixtures, e.g. cermets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H01M8/0208—Alloys
    • H01M8/021—Alloys based on iron
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0232—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0236—Glass; Ceramics; Cermets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0241—Composites
    • H01M8/0243—Composites in the form of mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
    • H01M8/1226—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material characterised by the supporting layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • H01M8/126—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing cerium oxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
    • H01M4/9025—Oxides specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
    • H01M4/9033—Complex oxides, optionally doped, of the type M1MeO3, M1 being an alkaline earth metal or a rare earth, Me being a metal, e.g. perovskites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0215—Glass; Ceramic materials
    • H01M8/0217—Complex oxides, optionally doped, of the type AMO3, A being an alkaline earth metal or rare earth metal and M being a metal, e.g. perovskites
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y10T29/49115—Electric battery cell making including coating or impregnating

Abstract

Изобретение относится к твердооксидным топливным элементам (ТОТЭ), содержащим металлическую подложку. Согласно изобретению ТОТЭ содержит металлическую подложку (1); активный анодный слой (2), состоящий из катализатора крекинга углеводородов; слой (3) электролита; активный катодный слой (5); переходный слой (6) на катодный токосъемник (7); средства предотвращения диффузии между материалом металлической подложки (1) и активным анодным слоем (2). Техническим результатом является повышенная механическая прочность и окислительно-восстановительная стабильность. 26 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Область изобретения
Изобретение относится к твердооксидным топливным элементам (ТОТЭ), содержащим металлическую подложку.
Уровень техники
В заявке на патент США 2002/0048699 описывается твердооксидный топливный элемент, содержащий подложку из ферритной нержавеющей стали с пористым участком и граничащим с ним непористым участком. Биполярная пластина из ферритной нержавеющей стали расположена под одной поверхностью пористого участка и спаяна с непористым участком подложки над пористым участком. Первый электродный слой расположен над другой поверхностью пористого участка подложки. Слой электролита расположен над первым электродным слоем. Второй электродный слой расположен над слоем электролита. Такой топливный элемент относительно дешев, однако недостаточно прочен.
Краткое описание изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание такого твердооксидного топливного элемента, который был бы относительно дешев и в то же время более прочен, чем существующие на данный момент элементы.
Твердооксидный топливный элемент, ТОТЭ в соответствии с изобретением содержит:
металлическую подложку,
активный анодный слой, содержащий катализатор крекинга углеводородов,
слой электролита,
активный катодный слой,
переходный слой на катодный токосъемник, и
средства предотвращения диффузии между металлической подложкой и активным анодным слоем.
Применение металлической подложки вместо анодной подложки на основе Ni-YSZ (YSZ: оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия) повышает ее механическую прочность и обеспечивает стабильность к окислительно-восстановительным реакциям.
В случае применения металлической подложки проблема заключается в том, что во время спекания (которое проводят при относительно высоких температурах) электродный материал из слоя активного анода взаимно диффундирует с металлической подложкой, что вызывает, например, нежелательный фазовый переход подложки из ферритной фазы в аустенитную.
В соответствии с изобретением этого можно избежать двумя путями:
посредством изготовления металлической подложки в виде градиентной слоистой структуры из металлокерамики, которая заканчивается по существу чистым оксидом, обладающим электронной проводимостью;
посредством изготовления активного анода в виде пористого слоя, который после спекания подвергают пропитке активным анодным материалом.
В конкретном варианте осуществления изобретения элемент содержит:
подложку из ферритного материала (подложка имеет градиентную слоистую структуру из металлокерамики, которая заканчивается по существу чистым оксидом, обладающим электронной проводимостью);
активный анодный слой, состоящий из надежного катализатора крекинга углеводородов, такого как смесь легированного оксида церия и сплава Ni-Fe;
слой электролита;
активный катодный слой;
переходный слой, предпочтительно состоящий из смеси LSM (LaxSr1-xMnO3) и феррита и заканчивающийся катодным токосъемником, предпочтительно состоящим из одиночной фазы LSM.
Пористая подложка из FeCr на всех внутренних и наружных поверхностях имеет оксидный слой, который может быть получен или путем окисления самого сплава Fe-Cr в соответствующей атмосфере, или путем нанесения на сплав покрытия. Назначением указанного покрытия является подавление процесса осаждения углерода и смол. В основе состава покрытия могут быть такие соединения, как Cr2O3, CeO2, LaCrO3, SrTiO3. В любом случае, базовый оксид должен быть легирован надлежащим образом.
ТОТЭ в соответствии с настоящим изобретением может быть выполнен с обеспечением барьерного слоя, препятствующего протеканию реакций. Этот слой может быть выполнен из легированного оксида церия и расположен между слоем электролита и активным катодом. Указанный слой имеет толщину 0.1-1 мкм. Барьерный слой предотвращает диффузию катионов из катода в электролит. В результате срок службы элемента может быть увеличен.
В соответствии с изобретением активный катод может состоять из композита, в котором:
один из материалов выбран из группы, включающей оксид циркония, стабилизированный оксидом скандия и оксидом иттрия (ScYSZ), и легированный оксид церия;
а другой материал выбран из группы, включающей LSM, манганит лантана-стронция (LnSrMn), или оксид лантана-стронция-железа-кобальта, (LnSrFeCo), (Y1-xCax)Fe1-yCoyO3, (Gd1-xSrx)sFe1-yCoyO3 или (Gd1-xCax)sFe1-yCoyO3. Такой материал катода обладает улучшенными рабочими характеристиками по сравнению с другими материалами.
В соответствии с изобретением слой электролита может состоять из кислород-ионного проводника на основе колегированного оксида циркония. Такой электролит имеет более высокую удельную кислород-ионную проводимость, чем YSZ, и дольше сохраняет стабильность, чем ScSZ. В качестве альтернативы можно применять легированный оксид церия.
В соответствии с изобретением ТОТЭ может содержать:
подложку из ферритной нержавеющей стали,
активный композитный анодный слой, состоящий из надежного катализатора крекинга углеводородов, такого как сплавы никеля,
соответствующий ионный проводник, такой как легированный оксид церия или ScYSZ,
слой электролита,
активный катодный слой,
переходный слой на катодный токосъемник (переходный слой состоит предпочтительно из смеси LSM и феррита, а катодный токосъемник предпочтительно состоит из одиночной фазы LSM).
В конкретном варианте осуществления изобретения металлическая подложка может состоять из сплава FeCrMx. Mx представляет собой легирующий элемент, такой как Ni, Ti, Се, Mn, Mo, W, Со, La, Y, Al. Концентрации, когда это необходимо, поддерживаются ниже уровня формирования фазы аустенита.
В другом конкретном варианте осуществления изобретения активный анод может состоять из пористого слоя 8YSZ, колегированного оксида циркония или колегированного оксида церия. Может быть добавлено 0-50% сплава металлов.
Краткое описание чертежей
Изобретение далее поясняется с помощью следующего подробного описания со ссылками на чертежи:
На Фиг.1 представлен прочный среднетемпературный ТОТЭ в соответствии с изобретением;
На Фиг.2 представлен график, показывающий удельное сопротивление различных материалов катода, включая материал катода, применяемый в ТОТЭ в соответствии с изобретением;
На Фиг.3 представлен ТОТЭ с импрегнированным анодным слоем;
На Фиг.4 представлен ТОТЭ с импрегнированным анодным слоем и барьерным слоем;
На Фиг.5 представлен ТОТЭ с двойным импрегнированным электродным слоем.
Наилучшие варианты осуществления изобретения
Твердооксидный топливный элемент (ТОТЭ) в соответствии с изобретением представлен на Фиг.1. Элемент содержит:
металлическую подложку (1), которая заканчивается по существу чистым оксидом, обладающим электронной проводимостью,
активный анодный слой (2), состоящий из легированного оксида церия или ScYSZ, железо-никелевого сплава,
слой (3) электролита, состоящий из кислород-ионного проводника на основе колегированного оксида циркония или колегированного оксида церия,
активный катодный слой (5),
слой, состоящий из смеси LSM и ферритного слоя, который играет роль переходного слоя (6) на катодный токосъемник (7) (токосъемник 7 предпочтительно выполнен из однофазного LSM или LnSrMnCo) или на токосъемник из пористого металла.
Основой готового твердооксидного топливного элемента, состоящего из семи функциональных слоев, является функциональная градиентная пористая металлокерамическая структура 1. Структура 1 состоит из пористой ферритной нержавеющей стали и оксида, обладающего электронной проводимостью, например (Sr1-xLax)sTi1-yNbyO3 (LSTN), где 0≤x≤0.4, 0.5≤s<1 и 0≤y≤1. Другими примерами подобного оксида являются соединения (La1-xSrx)CrO3 (LSC) и (Sr(La)Ti(Nb)O3 (LSTN) (например, Fe22Cr). В общем случае, согласно изобретению можно применять любой оксид, обладающий электронной проводимостью (проводник n- или p-типа), с коэффициентом теплового расширения, приблизительно равным коэффициенту теплового расширения металла. Поверхность сплава (внутренняя и наружная) покрыта слоем оксида, обладающего электронной проводимостью. Это сделано для предотвращения крекинга углеводородов в пористой анодной подложке (1). Крекинг углеводородов должен осуществляться только на активном аноде, так как в пористой подложке он может стать причиной выделения углерода, что приведет к закрытию пор.
Применение металлической подложки (1) вместо анодной (выполненной из Ni-YSZ) повышает механическую прочность подложки и гарантирует ее стабильность к окислительно-восстановительным реакциям. Пористая ферритная нержавеющая сталь (1) заканчивается чистым оксидом, обладающим электронной проводимостью, например LSC или LSTN (Sr(La)Ti(Nb)O3), с тем чтобы предотвратить взаимодействие между металлами в составе активного анода (2), особенно Ni или NiO, которые имеют тенденцию к растворению в ферритной нержавеющей стали, вызывая нежелательный фазовый переход из ферритной структуры в аустенитную. Также может происходить и диффузия в обратном направлении, при которой металлическая подложка будет диффундировать в анод.
Активный анодный слой (2) представляет собой градиентную структуру из легированной двуокиси церия + ScYSZ + сплав Ni-Fe. Указанная структура содержит небольшой процент наночастиц металлического катализатора. Катализатор представляет собой надежный катализатор крекинга углеводородов. Толщина этого слоя составляет 1-50 мкм.
Активный анод (2) изготовлен из твердых растворов NiO и FeOx или их смесей в ScYSZ и LSTN. Такой изготовление гарантирует, что после восстановления в действующем топливном элементе останется небольшое количество наночастиц катализатора Ni-Fe. Это позволяет обеспечить большую площадь поверхности катализатора. Агрегации частиц катализатора не происходит, так как они удерживаются на расстоянии друг от друга. Небольшие количества никеля и железа с большой площадью поверхности позволяют достичь хорошей кинетики крекинга и конверсии углеводородов, а также эффективной электрохимической конверсии водорода. В случае применения углеводородов в качестве топлива образование углеродных нанотрубок можно предотвратить только при условии поддержания катализатора в мелкодисперсном состоянии. Мелкодиспергированный катализатор образуется при восстановлении активного анода. Поскольку анод содержит лишь небольшой процент катализатора, он устойчив к окислительно-восстановительным реакциям (так как только небольшая часть анода будет проявлять окислительно-восстановительную активность). В конечном счете, наноструктура железо-никелевого катализатора может восстанавливаться в ходе окислительно-восстановительного цикла. Анод (2) состоит из значительного количества оксида церия, способного катализировать электрохимическое окисление углерода, образующегося в процессе крекинга.
Слой (3) электролита состоит из кислород-ионного проводника (Y, Sc) SZ (оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия и оксидом скандия) на основе колегированного оксида циркония. Этот тип электролита имеет более высокую, чем YSZ, кислород-ионную проводимость, а также более долговременную стабильность, чем ScSZ. В качестве альтернативы может быть применен оксид церия.
Активный катод 5 элемента с рабочей температурой 550°C может быть выполнен из композита, в котором
один из материалов выбран из ScYSZ, возможно, легированного церием, или легированного оксида церия (например, оксида церия, легированного оксидом гадолиния, CGO),
а другой материал выбран из (Y1-xCax)Fe1-yCoyO3, (Gd1-xSrx)sFe1-yCoyO3, (Gd1-xCax)Fe1-yCoyO3 или (Gd1-xCax)sFe1-yCoyO3.
Другим примером служит градиентный состав из (Y, Ca) FeCoO3 и легированного оксида циркония или легированного оксида церия. Такой катод (5) проявляет лучшие рабочие характеристики, чем LSM и другие материалы катодов (см. Фиг.2). Замещение в узле A кристаллической решетки La и Sr (которые обычно применяют) на Y и Ca обеспечивает улучшенные рабочие характеристики и стабильность катода. Стабильность повышается благодаря тому, что при замещении La и Sr на Y и Са удается избежать образования непроводящих цирконатов (La2Zr2O7 и SrZrO3). Для того чтобы обеспечить достаточно продолжительный срок службы, может понадобиться барьерный слой 4 из легированного оксида церия (этот слой предотвращает диффузию катионов с катода в электролит ScYSZ). В топливных элементах, работающих в диапазоне температур выше 700°C, может быть применен многослойный катод, состоящий из LSM-YSZ или (Y, Sc)SZ. В этом случае отсутствует необходимость введения барьерноего слоя (4).
Поверх активного катодного слоя (5) расположен градиентный слой (6), который состоит из смеси LSM и феррита, или LSM+(Y,Ca)FeCoO3. Слой (6) выполняет функцию переходного участка на катодный токосъемник (7) (токосъемник (7) содержит одну фазу: LSM (La(Sr)MnO3 или LSFCo (La1-xSrxFe1-yCoyO3-δ)), так как слой (6) имеет самую высокую электронную проводимость. Функцией переходного слоя (6) является предотвращение возникновения высоких локальных термических напряжений за счет незначительной разницы коэффициентов теплового расширения LSM и феррита. Этот слой можно не применять в том случае, когда в качестве катода применяют LSM/YSZ.
На Фиг.2 приведен график Аррениуса для различных рабочих характеристик катодов (ASR). Рабочие характеристики заданы как удельное сопротивление площади поперечного сечения (УСППС). Исследования показывают, что GSFCo-феррит проявляет такие же свойства, как катод, содержащий катализатор из благородного металла.
В качестве альтернативного варианта, ТОТЭ может быть изготовлен с пористым слоем(ями) электродной пропитки, чтобы исключить диффузию между металлической подложкой и активным анодом (Фиг.3, слои 11-13).
Слой (11): металлическая подложка (200-2000 мкм), сплавы FeCrMx с содержанием оксида 0-50% (по объему) (например, легированного оксида циркония, легированного оксида церия или других оксидов, таких как Al2O3, TiO2, MgO, CaO, Cr2O3 или их сочетаний; однако эти примеры оксидов не являются ограничивающими). Добавление оксидов имеет несколько назначений: 1) усиливает химическую связь между анодным слоем и металлической подложкой; 2) регулирует коэффициент теплового расширения; 3) регулирует спекаемость и рост частиц.
Слой (12): пористый слой для анодной пропитки (20-100 мкм), оксид циркония/Sm-Gd-Y, легированный Sc-Y-Ga-Ce, оксид церия, легированный любым лантаноидом, или CaO с добавлением или без добавления металлического сплава (FeCrMx). В случае наличия металлической подложки слой будет обладать кислород-ионной проводимостью (легированный оксид циркония/оксид церия) и электронной проводимостью (металл). При добавлении легированного оксида церия слой также будет обладать электрокаталитическим эффектом. Изготовление анода заканчивается операцией пропитки электрокаталитическим компонентом после спекания (Ni с легированным оксидом церия (или любым другим электрокатализатором) или без него).
Слой (13): стандартный электролит (~10 мкм), материалы, обладающие ионной проводимостью, подобные материалам слоя 12, или электролит на основе LaGaO3.
Слой (14): готовый элемент; существует два разных варианта, которые приведены ниже на Фиг.3 и 5.
Фиг.3 - обычное напыление катода или изготовление методом трафаретной печати.
Фиг.5 - пропитка второго пористого слоя (14) катодом.
Пропитка обеспечивает следующие преимущества:
1. Простота - не требуется барьерного слоя между анодом и металлической подложкой.
2. Дешевизна процесса изготовления - требуется только спекание в случае слоя с двойной пропиткой.
3. Спекание проходит без присутствия Ni, а следовательно, при спекании не происходит укрупнения частиц.
4. Пропитка дает возможность получить электроды с большой площадью поверхности.
5. Химическое взаимодействие между материалом электрода и другими материалами элемента предотвращается/сокращается, так как рабочая температура элемента ниже, чем температура спекания.
Композитная структура слоя пропитки гарантирует надежное механическое соединение между электролитом и металлической подложкой, а также хорошую проводимость через поверхности раздела.
Ниже приведены примеры.
Пример 1
Первый этап представляет собой пленочное литье пасты, в состав которой входит Fe-22%Cr ферритная нержавеющая сталь. Толщина литья составляет 1 мкм.
Второй этап представляет собой пленочное литье состава, состоящего из пасты с содержанием 80% по массе (Sr0.8La0.2)0.95Ti0.9Nb0.1O3 и 20% по массе Fe-22%Cr. Толщина слоя в верхней части Fe-Cr нержавеющей стали составляет 5-50 мкм.
Третий этап представляет собой напыление слоя (Sr0.8La0.2)0.95Ti0.9Nb0.1O3 толщиной 5-50 мкм.
Четвертый этап представляет собой напыление суспензии активного анода толщиной 10 мкм. Суспензия состоит из Y0.04Sc0.16Zr0.8O2 (50% по массе) и Sr0.84Ni0.05Fe0.1TiO3 (50% по массе).
Пятый этап представляет собой напыление электролита, имеющего состав Y0.04Sc0.16Zr0.8O2. Толщина напыления составляет 5 мкм.
Шестой этап представляет собой спекание полученных полуэлементов при температуре 1300°C в восстановительной газовой среде, имеющей состав: 9% H2+91% Ar.
Седьмой этап представляет собой напыление барьерного слоя, состоящего из Ce0.9Gd0.1O1.95.Напыление осуществляют после спекания при температуре 700°C. Толщина напыляемого слоя составляет 0.2 мкм.
Восьмой этап представляет собой нанесение покрытия на указанный сплав Fe-Cr.
Девятый этап представляет собой напыление катода, состоящего из (Gd0.6Sr0.4)0.99Co0.2Fe0.8O3 (50% по массе) и Y0.04Sc0.16Zr0.8O2 (50% по массе). Толщина напыляемого слоя составляет 20 мкм.
Десятый этап представляет собой напыление состава, состоящего из 50% (по массе) (La0.85Sr0.15)0.95MnO3 и 50% (по массе) (Gd0.8Sr0.4)0.99Co0.2Fe0.8O3. Толщина напыляемого слоя составляет 20 мкм.
Одиннадцатый этап представляет собой изготовление токосъемника методом трафаретной печати. Токосъемник имеет состав (La0.85Sr0.15)0.95MnO3. Толщина токосъемника составляет 50 мкм.
Катод и катодный токосъемник подвергают спеканию in-situ.
В результате получают твердооксидный топливный элемент, который обладает прочностью и гибкостью, как углеводороды, так и водород могут быть преобразованы на аноде. Топливный элемент преобразует углеводороды посредством крекинга, после которого следует электрохимическое окисление продуктов крекинга. В качестве окислителя может быть использован воздух или чистый кислород.
Пример 2
Первый этап представляет собой пленочное литье пасты, в состав которой входит Fe-22%Cr ферритная нержавеющая сталь. Толщина литья составляет 1 мкм.
Второй этап представляет собой пленочное литье состава, состоящего из пасты с содержанием 80% по массе (Sr0.8La0.2)0.95Ti0.9Nb0.1O3 и 20% по массе Fe-22%Cr. Толщина слоя в верхней части Fe-Cr нержавеющей стали составляет 5-50 мкм.
Третий этап представляет собой напыление слоя (Sr0.8La0.2)0.95Ti0.9Nb0.1O3 толщиной 5-30 мкм.
Четвертый этап представляет собой напыление суспензии активного анода толщиной 10 мкм. Суспензия состоит из Y0.04Sc0.16Zr0.8O2 (50% по массе) и Sr0.84Ni0.05Fe0.1TiO3 (50% по массе).
Пятый этап представляет собой напыление электролита, имеющего состав Y0.04Sc0.16Zr0.8O2-δ. Толщина напыления составляет 5 мкм.
Шестой этап представляет собой спекание полученных полуэлементов при температуре 1300°C в восстановительной газовой среде, имеющей состав: 9% H2+91% Ar.
Седьмой этап представляет собой напыление барьерного слоя, состоящего из Ce0.9Gd0.1O1.95. Напыление осуществляется после спекания при температуре 700°C. Толщина напыляемого слоя составляет 0.2 мкм.
Восьмой этап представляет собой нанесение покрытия на указанный сплав Fe-Cr.
Девятый этап представляет собой напыление катода, состоящего из (Gd0.6Sr0.4)0.99Co0.2Fe0.8O3-δ (50% по массе) и CGO10 (50% по массе). Толщина напыляемого слоя составляет 20 мкм.
Десятый этап представляет собой напыление состава, состоящего из 50% (по массе) (La0.85Sr0.15)0.95MnO3 и 50% (по массе) (Gd0.8Sr0.4)0.99Co0.2Fe0.8O3. Толщина напыляемого слоя составляет 1-30 мкм.
Одиннадцатый этап представляет собой изготовление токосъемника методом трафаретной печати. Токосъемник имеет состав: (La0.85Sr0.15)0.95MnO3. Толщина токосъемника составляет 50 мкм. Катод далее подвергают спеканию in-situ.
В результате получают твердооксидный топливный элемент. Элемент обладает прочностью и гибкостью, как углеводороды, так и водород могут быть преобразованы на аноде. Топливный элемент преобразует углеводороды посредством крекинга, после которого следует электрохимическое окисление продуктов крекинга. В качестве окислителя может быть использован воздух или чистый кислород.
Пример 3
Первый этап представляет собой пленочное литье пасты, в состав которой входит Fe-22%Cr ферритная нержавеющая сталь. Толщина литья составляет 1 мкм.
Второй этап представляет собой пленочное литье состава, состоящего из пасты с содержанием 80% по массе (Sr0.8La0.2)0.95Ti0.9Nb0.1O3 и 20% по массе Fe-22%Cr. Толщина слоя в верхней части Fe-Cr нержавеющей стали составляет 5-50 мкм.
Третий этап представляет собой напыление слоя (Sr0.8La0.2)0.95Ti0.9Nb0.1O3 толщиной 5-30 мкм.
Четвертый этап представляет собой напыление суспензии активного анода толщиной 10 мкм. Суспензия состоит из Y0.04Sc0.16Zr0.8O2-δ (50% по массе) и Sr0.84Nb0.05Fe0.1TiO3 (50% по массе).
Пятый этап представляет собой напыление электролита, имеющего состав Y0.04Sc0.16Zr0.8O2-δ. Толщина напыления составляет 5 мкм.
Шестой этап представляет собой напыление барьерного слоя, состоящего из Ce0.9Gd0.1O1.95. Толщина напыления составляет 0.5 мкм.
Седьмой этап представляет собой спекание полученных полуэлементов при температуре 1350°C в восстановительной газовой среде, имеющей состав: 9% H2 + 91% Ar.
Восьмой этап представляет собой нанесение покрытия на указанный сплав Fe-Cr.
Девятый этап представляет собой напыление катода, состоящего из (Gd0.6Ca0.4)0.99Co0.2Fe0.8O3 (50% по массе) и CGO10 (50% по массе). Толщина напыляемого слоя составляет 20 мкм.
Десятый этап представляет собой напыление состава, состоящего из 50% (по массе) (La0.85Sr0.15)0.95MnO3 и 50% (по массе) (Gd0.6Ca0.4)0.99Co0.2Fe0.8O3. Толщина напыляемого слоя составляет 20 мкм.
Одиннадцатый этап представляет собой изготовление токосъемника методом трафаретной печати. Токосъемник имеет состав (La0.85Sr0.15)0.95MnO3. Толщина токосъемника составляет 50 мкм. Катод далее подвергают спеканию in-situ.
В результате получают твердооксидный топливный элемент. Элемент обладает прочностью и гибкостью, как углеводороды, так и водород могут быть преобразованы на аноде. Топливный элемент преобразует углеводороды посредством крекинга, после которого следует электрохимическое окисление продуктов крекинга. В качестве окислителя может быть использован воздух или чистый кислород.
Пример 4
Первый этап представляет собой пленочное литье пасты, в состав которой входит Fe-22%Cr ферритная нержавеющая сталь. Толщина литья составляет 1 мкм.
Второй этап преставляет собой пленочное литье состава, состоящего из пасты с содержанием 80% по массе (Sr0.8La0.2)0.95Ti0.9Nb0.1O3 и 20% по массе Fe-22%Cr. Толщина слоя в верхней части Fe-Cr нержавеющей стали составляет 5-50 мкм.
Третий этап представляет собой напыление слоя (Sr0.8La0.2)0.95Ti0.9Nb0.1O3 толщиной 1-30 мкм.
Четвертый этап представляет собой напыление суспензии активного анода толщиной 10 мкм. Суспензия состоит из Y0.04Sc0.16Zr0.8O2-δ (50% по массе) и Sr0.84Nb0.05Fe0.1TiO3 (50% по массе).
Пятый этап представляет собой напыление электролита, имеющего состав Y0.04Sc0.16Zr0.8O2-δ. Толщина напыления составляет 5 мкм.
Шестой этап представляет собой спекание полученных полуэлементов при температуре 1350°C в восстановительной газовой среде, имеющей состав: 9% H2+91% Ar.
Седьмой этап представляет собой напыление катода, состоящего из LSM (50% по массе) и Y0.04Sc0.16Zr0.8O2-δ (50% по массе). Толщина напыления составляет 20 мкм.
Восьмой этап представляет собой изготовление токосъемника методом трафаретной печати. Токосъемник имеет состав (La0.85Sr0.15)0.95MnO3. Толщина токосъемника составляет 50 мкм. Катод будет подвергнут спеканию in-situ.
В результате получают твердооксидный топливный элемент. Элемент обладает прочностью и гибкостью, как углеводороды, так и водород могут быть преобразованы на аноде. Топливный элемент преобразует углеводороды посредством крекинга, после которого следует электрохимическое окисление продуктов крекинга. В качестве окислителя может быть использован воздух или чистый кислород.
Пример 5
Первый этап представляет собой пленочное литье пасты, в состав которой входит Fe-22%Cr ферритная нержавеющая сталь. Толщина пленки составляет 1 мкм.
Второй этап представляет собой пленочное литье композита, состоящего из пасты с содержанием 80% по массе (Sr0.8La0.2)0.95Ti0.9Nb0.1O3 и 20% по массе Fe-22%Cr. Толщина слоя в верхней части Fe-Cr нержавеющей стали составляет 5-50 мкм.
Третий этап представляет собой напыление слоя (Sr0.8La0.2)0.95Ti0.9Nb0.1O3 толщиной 1-30 мкм.
Четвертый этап представляет собой напыление суспензии активного анода толщиной 10 мкм. Суспензия состоит из Y0.04Sc0.16Zr0.8O2-δ (50% по массе) и Sr0.84Nb0.05Fe0.1TiO3 (50% по массе).
Пятый этап представляет собой напыление электролита, имеющего состав Y0.04Sc0.16Zr0.8O2-δ. Толщина напыления составляет 5 мкм.
Шестой этап представляет собой спекание полученных полуэлементов при температуре 1350°C в восстановительной газовой среде, имеющей состав: 9% Н2 + 91% Ar.
Седьмой этап представляет собой напыление катода, состоящего из LSM (50% по массе) и Y0.04Sc0.16Zr0.8O2-δ (50% по массе). Толщина напыления составляет 20 мкм.
Восьмой этап представляет собой изготовление токосъемника методом трафаретной печати. Токосъемник имеет состав (La0.85Sr0.15)0.95MnO3. Толщина токосъемника составляет 50 мкм.
Катод далее подвергают спеканию in-situ.
В результате получают твердооксидный топливный элемент. Элемент обладает прочностью и гибкостью; как углеводороды, так и водород могут быть преобразованы на аноде. Топливный элемент преобразует углеводороды посредством крекинга, после которого следует электрохимическое окисление продуктов крекинга. В качестве окислителя может быть использован воздух или чистый кислород.
Пример 6
Листы подложки толщиной 200-2000 мкм изготавливают методом пленочного литья порошковой суспензии сплава Fe22Cr (с добавлением незначительного количества такого компонента, как Mn) (см. Фиг.3). После высушивания подложки 11 производят операцию окраски распылением: наносят слой для анодной пропитки (слой 12 толщиной 50 мкм) и слой электролита (слой 13 толщиной 10 мкм). Оба слоя содержат вещество Zr0.78Sc0.20Y0.02O2-δ. Суспензии для напыления готовят таким образом, чтобы слой 12 пропитки имел как минимум 40%-ую пористость, средний размер пор составляет 1-3 мкм, а электролит после спекания был плотным. Далее следует нарезание образцов необходимого размера, и так называемые полуэлементы спекаются в контролируемых условиях восстановительной среды. Пористый слой 12 оксида циркония пропитывают раствором нитратов Ni, Ce, Gd методом вакуумной инфильтрации. Полученный анод содержит Ni (40% по объему) и (Gd0.1Ceo.9)O2-δ (60% по объему). После высушивания и очистки поверхности электролита производят нанесение катода (слой 14 толщиной 40 мкм) методом окраски распылением. Состав катода представлен формулой (Gd0.6Sr0.4)0.99(Co0.2Fe0.8)O3-δ.
Пример 7
Листы подложки толщиной 200-2000 мкм изготавливают методом пленочного литья порошковой суспензии сплава Fe22Cr (с добавлением незначительного количества других компонентов) (см. Фиг.3). После высушивания подложки 11 наносят слой (слой 12 толщиной 50 мкм) для анодной пропитки. Слой для анодной пропитки наносится методом трафаретной печати краской, содержащей смесь Zr0.78Sc0.20Y0.02O2-δ и сплава FeCr в объемном отношении 1:1. Добавление металла в слой пропитки гарантирует надежное соединение металлической подложки и слоя пропитки. Далее методом окраски распылением наносится слой электролита (слой 13 толщиной 10-15 мкм). Изготовление элемента заканчивается так, как указано в Примере 6.
Пример 8
Листы подложки толщиной 200-2000 мкм изготавливают методом пленочного литья порошковой суспензии сплава Fe22Cr (с добавлением незначительного количества других компонентов) с 2-10% Zr0.94Y0.06O2-δ (по объему) (см. Фиг.3). Изготовление элемента заканчивается так, как указано в Примере 7.
Пример 9
Листы подложки толщиной 200-2000 мкм изготавливают методом пленочного литья порошковой суспензии сплава Fe22Cr (с добавлением незначительного количества других компонентов) (см. Фиг.3). Градиентный слой пропитки изготовлен из одного или более тонких листов, включающих смесь электролитного материала и металлического сплава (FeCrMx). Листы толщиной 30-70 мкм с различными размерами частиц и полученных пор производят методом пленочного литья порошковых суспензий. Конструкцию элемента изготавливают путем ламинирования листа металлической подложки и 1-4 листов слоя пропитки. Ламинирование производят путем раскатки или прессования. Получаемый слой пропитки по составу плавно изменяется, имеет пористую структуру и размер частиц 5-10 мкм при толщине слоя металлической подложки 1 мкм на поверхности раздела электролита. Изготовление элемента завершают так, как указано в Примере 6.
Пример 10
Так же, как в Примере 9, с тем отличием, что добавляют порообразователи для регулировки пористости получаемых в результате процесса слоя пропитки и металлической подложки.
Пример 11
Так же, как в Примере 10, с тем отличием, что вводится добавка для спекания (15) для регулировки усадки слоев. В качестве добавок для спекания могут быть применены Al2O3, MgO, CaO, SrO, СоОх, MnOx, B2O3, CuOx, ZnO2, VOx, Cr2O3, FeOx, MoOx, WO3, Ga2O3 или их смеси (однако перечисленные вещества не являются ограничением).
Пример 12
Полуэлемент получают, как указано в примерах выше. Катодный/электролитный барьерный слой 14 толщиной 0.5 мкм (Фиг.4) наносят на поверхность электролита методом центрифугирования раствора нитрата Gd-Ce. После спекания барьерного слоя при температуре 700°C слой 12 пропитывают анодом с составом Ni(Gd0.1Ce0.9)O2-δ (процесс пропитки описан в Примере 6). После высушивания и очистки поверхности электролита происходит нанесение катода (слой 5 толщиной 40 мкм) с составом (La0.2Sr0.4)0.99(Co0.2Fe0.8)O3-δ. Нанесение осуществляют методом трафаретной печати.
Пример 13
Листы опоры толщиной примерно 800 мкм производят методом раскатки пасты из сплава Fe22Cr, слой 11 Фиг.3. После высушивания подложки наносят слой для анодной пропитки (слой 12) и слой электролита методом трафаретной печати. Оба слоя имеют состав (Sm0.1Ce0.9)O2-δ. Краски для нанесения методом трафаретной печати производят таким образом, чтобы слой пропитки имел пористость 50% при среднем размере пор 1-2 мкм, а электролит был плотным. Далее следует нарезание образцов необходимого размера, и так называемые полуэлементы спекают в условиях контролируемой восстановительной среды.
Готовят раствор нитрата Ni, и им пропитывают пористый слой 12 с составом (Sm0.1Ce0.9)O2-δ. Пропитку осуществляют методом погружения. После высушивания и промывки поверхности электролита наносят катод с составом (La0.6Sr0.4)0.99(Co0.2Fe0.8)O3-δ· Нанесение осуществляют методом окраски распылением.
Пример 14
Листы положки толщиной примерно 500 мкм изготавливают методом пленочного литья порошковой суспензии сплава Fe22Cr. Суспензия содержит (Gd0.1Ce0.9)O2-δ (5% по объему) для усиления соединения со слоем пропитки (см. Фиг.3). Слой для анодной пропитки (толщиной 30 мкм) и слой электролита (толщиной 10 мкм) наносят методом напыления. Оба слоя содержат (Gd0.1Ce0.9)O2-δ. После спекания слой пористой двуокиси церия пропитывают раствором нитратов Ni, Gd и Ce методом вакуумной пропитки. После высушивания и очистки поверхности электролита наносят LSCF катод методом трафаретной печати.
Пример 15
Подложку изготавливают по схеме, описанной в Примере 8. Методом напыления наносят:
слой для анодной пропитки (толщиной 30 мкм), включающий порошок сплава Fe-Cr и вещество (Gd0.1Ce0.9)O2-δ в пропорции 1:1 по объему;
слой электролита (толщиной 10 мкм), имеющий состав (Gd0.1Ce0.9)O2-δ.
Изготовление элемента завершается по схеме, описанной в Примере 6.
Пример 16
Подложку изготавливают по схеме, описанной в Примере 6 (слой 11, Фиг.3). После высушивания подложки слой для электродной пропитки (слой 12 толщиной 70 мкм), слой электролита Zr0.78Sc0.20Y0.02O2-δ (слой 13 толщиной 10 мкм) и еще один слой для электродной пропитки (слой 14 толщиной 30 мкм) наносят методом окраски распылением. Оба слоя пропитки содержат Zr0.78Sc0.20Y0.02O2-δ с 40% по объему порошка FeCr относительной пористостью 60%.
Далее следует нарезание образцов необходимого размера и спекание в регулируемой восстановительной среде. Слой 14 маскируют, и пористый слой 12 пропитывают раствором нитратов Ni, Ce, Gd методом вакуумной инфильтрации. Полученный анод будет содержать Ni (40% по объему) и (Gd0.1Ce0.9)O2-δ (60% по объему). После высушивания маску со слоя 14 снимают, накладывают маску на слой 12 и пропитывают его методом вакуумной пропитки раствором нитрата активным катодным материалом (в результате получают вещество (Gd0.6Sr0.4)0.99(Co0.2Fe0.8O3-δ).
Пример 17
Конструкцию элемента изготавливают по схеме, описанной в Примере 6. Анодный слой получают методом пропитки под давлением суспензией, содержащей наночастицы NiO и (Gd0.1Ce0.9)O2-δ.
Пример 18
Аналогично Примеру 7, но с применением добавок для спекания (одной или более из списка, указанного в Примере 12, список не является ограничением). Применение добавок для спекания позволяет осуществить надлежащее спекание соответствующих компонентов в окислительных условиях при температурах ниже 1100°C.

Claims (27)

1. Твердооксидный топливный элемент, содержащий:
металлическую подложку (1);
активный анодный слой (2), состоящий из катализатора крекинга углеводородов;
слой (3) электролита;
активный катодный слой (5);
переходный слой (6) на катодный токосъемник (7); а также
средства предотвращения диффузии между материалом металлической подложки (1) и активным анодным слоем (2).
2. Твердооксидный топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что средства предотвращения диффузии между металлической подложкой (1) и активным анодным слоем (2) представляют собой металлическую подложку, выполненную градиентной по составу материала подложки и заканчивающейся, по существу, чистым оксидом, обладающим электронной проводимостью.
3. Твердооксидный топливный элемент по п.2, отличающийся тем, что металлическая подложка (1) состоит из металлического сплава вида FeCrMx, где Мх представляет собой Ni, Ti, Се, Mn, Mo, W, Co, La, Y или А1.
4. Твердооксидный топливный элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что активный анодный слой (2) состоит из катализатора крекинга углеводородов, представляющего собой смесь легированного оксида церия и сплава Ni-Fe.
5. Твердооксидный топливный элемент по меньшей мере по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что переходный слой (6) состоит из смеси LaxSr1-xMnO3 и феррита и заканчивается катодным токосъемником, состоящим из однофазного LaxSi1-xMnO3, где 0<х≤1.
6. Твердооксидный топливный элемент по меньшей мере по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что между слоем (3) электролита и активным катодным слоем (5) расположен барьерный слой (4) из легированного оксида церия для предотвращения химического взаимодействия между указанными слоями.
7. Твердооксидный топливный элемент по п.6, отличающийся тем, что толщина барьерного слоя (4) составляет от 0,1 до 1 мкм.
8. Твердооксидный топливный элемент по меньшей мере по одному из пп.1-3 или 7, отличающийся тем, что активный катодный слой (5) состоит из композита, в котором один материал выбран из ScYSZ или легированного оксида церия, а другой материал выбран из LaxSr1-xMnO3, LnSrMn или LnSrFeCo, (Y1-xCax)Fe1-yCoyO3, (Gd1-xSrx)Fe1-yCoyO3 или (Gd1-xCax)Fe1-yСоyО3, где 0<х≤1, а 0<y≤0.5.
9. Твердооксидный топливный элемент по одному из пп.1-3 или 7, отличающийся тем, что слой (3) электролита состоит из кислород-ионного проводника на основе колегированного оксида циркония и колегированного оксида церия.
10. Твердооксидный топливный элемент по п.9, отличающийся тем, что толщина слоя электролита составляет от 0,1 до 20 мкм.
11. Твердооксидный топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что толщина активного анодного слоя (2) составляет от 1 до 50 мкм.
12. Твердооксидный топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что переходный слой (6) состоит из однофазного LaxSr1-xMnO3, где 0<х≤1.
13. Твердооксидный топливный элемент по любому из пп.1-3, 7 или 10-12, отличающийся тем, что внутренние и наружные поверхности пористой металлической подложки, выполненной из FeCrMx, имеют покрытие.
14. Твердооксидный топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что металлическая подложка (1) изготовлена из сплава, содержащего Fe-Cr, с добавлением до 50% включительно оксидов металлов.
15. Твердооксидный топливный элемент по любому из пп.1 или 14, отличающийся тем, что средства предотвращения диффузии между металлической подложкой (1) и активным анодным слоем (2) представляют собой активный анодный слой (2), состоящий из пористого материала, пропитанного после спекания.
16. Твердооксидный топливный элемент по п.15, отличающийся тем, что оксиды металлов, добавляемые в материал подложки, выбирают из группы, включающей легированный оксид циркония, легированный оксид церия, Al2O3, TiO2, MgO, СаО, Cr2O3, FeOx или их смеси, где 1≤х≤4.
17. Твердооксидный топливный элемент по п.15, отличающийся тем, что активный анодный слой (2) выполнен из легированного оксида циркония или легированного оксида церия.
18. Твердооксидный топливный элемент по п.17, отличающийся тем, что активный анодный слой (2) состоит из легированного оксида циркония или оксида церия в смеси со сплавом металлов (FeCrMx).
19. Твердооксидный топливный элемент по меньшей мере по одному из пп.16-18, отличающийся тем, что слой (3) электролита состоит из легированного оксида циркония или легированного оксида церия.
20. Твердооксидный топливный элемент по любому из пп.16-18, отличающийся тем, что активный анодный слой (2) состоит из пористого слоя легированного оксида циркония или легированного оксида церия и металлического катализатора.
21. Твердооксидный топливный элемент по меньшей мере по одному из пп.1-3, 7, 10-12, 14 или 16-18, отличающийся тем, что активный катодный слой (5) состоит из смеси легированного оксида циркония или оксида церия и (La, Gd, Sr)(Fe, Со)O3-δ.
22. Твердооксидный топливный элемент по меньшей мере по одному из пп.16-18, отличающийся тем, что второй активный электродный слой состоит из пористого слоя, который после спекания пропитан активным катодным материалом.
23. Твердооксидный топливный элемент по п.22, отличающийся тем, что слой пропитки состоит из легированного оксида циркония или легированного оксида церия.
24. Твердооксидный топливный элемент по п.23, отличающийся тем, что слой пропитки состоит из легированного оксида циркония или легированного оксида церия в смеси со сплавом металлов.
25. Твердооксидный топливный элемент по п.22, отличающийся тем, что слой (3) электролита состоит из легированного оксида циркония или оксида церия.
26. Твердооксидный топливный элемент по п.22, отличающийся тем, что активный анодный слой (2) состоит из пористого слоя легированного оксида циркония или легированного оксида церия и металлического катализатора.
27. Твердооксидный топливный элемент по п.22, отличающийся тем, что активный катодный слой (5) состоит из смеси легированного оксида циркония или легированного оксида церия и (LaGdSr)(FeCo)O3-δ.
RU2008152447/09A 2004-06-10 2008-12-29 Твердооксидный топливный элемент RU2399996C1 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA200400904 2004-06-10
DKPA200400904 2004-06-10
DKPA200400159 2005-02-02
DKPA200500159 2005-02-02

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006144071/09A Division RU2356132C2 (ru) 2004-06-10 2005-06-09 Твердооксидный топливный элемент

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008152447A RU2008152447A (ru) 2010-07-10
RU2399996C1 true RU2399996C1 (ru) 2010-09-20

Family

ID=34982243

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006144071/09A RU2356132C2 (ru) 2004-06-10 2005-06-09 Твердооксидный топливный элемент
RU2008152447/09A RU2399996C1 (ru) 2004-06-10 2008-12-29 Твердооксидный топливный элемент

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006144071/09A RU2356132C2 (ru) 2004-06-10 2005-06-09 Твердооксидный топливный элемент

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7745031B2 (ru)
EP (2) EP1784888A2 (ru)
JP (2) JP5260052B2 (ru)
KR (2) KR20080105182A (ru)
CN (2) CN1985397B (ru)
AU (1) AU2005253203B2 (ru)
CA (1) CA2569866C (ru)
NO (1) NO20070151L (ru)
RU (2) RU2356132C2 (ru)
WO (1) WO2005122300A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550816C1 (ru) * 2014-05-16 2015-05-20 Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" (ОАО "ТВЭЛ") Катодный материал для тотэ на основе медь-содержащих слоистых перовскитоподобных оксидов

Families Citing this family (73)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2005321530B2 (en) * 2004-12-28 2009-01-08 Technical University Of Denmark Method of producing metal to glass, metal to metal or metal to ceramic connections
AU2006205885B2 (en) * 2005-01-12 2009-05-14 Technical University Of Denmark A method for shrinkage and porosity control during sintering of multilayer structures
US8252478B2 (en) * 2005-01-31 2012-08-28 Technical University Of Denmark Redox-stable anode
EP1844517B1 (en) * 2005-02-02 2010-04-21 Technical University of Denmark A method for producing a reversible solid oxid fuel cell
ES2434442T3 (es) * 2005-08-31 2013-12-16 Technical University Of Denmark Apilamiento sólido reversible de pilas de combustible de óxido y método para preparar el mismo
ES2292313B1 (es) 2005-09-27 2009-02-16 Ikerlan, S. Coop. Celda de combustible de oxido solido con soporte ferritico.
US8153318B2 (en) 2006-11-08 2012-04-10 Alan Devoe Method of making a fuel cell device
DE102005058128A1 (de) 2005-11-30 2007-06-06 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Hochtemperatur-Brennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle
DE102006001552B8 (de) 2006-01-06 2008-06-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Kathode-Elektrolyt-Anode-Einheit für Festoxid-Brennstoffzellen und Verfahren zu deren Herstellung
US8293415B2 (en) 2006-05-11 2012-10-23 Alan Devoe Solid oxide fuel cell device and system
DK1930974T3 (da) * 2006-11-23 2012-07-09 Univ Denmark Tech Dtu Fremgangsmåde til fremstilling af reversible fastoxidceller
EP1928049A1 (en) * 2006-11-23 2008-06-04 Technical University of Denmark Thin solid oxide cell
EP2267826A1 (en) * 2007-01-09 2010-12-29 Technical University of Denmark A method of producing a multilayer barrier structure for a solid oxide fuel cell
US20080176113A1 (en) * 2007-01-22 2008-07-24 Jian Wu Systems and method for solid oxide fuel cell cathode processing and testing
EP2031677B1 (en) 2007-08-31 2011-10-12 Technical University of Denmark Removal of impurity phases from electrochemical devices
EP2031684B1 (en) 2007-08-31 2016-08-10 Technical University of Denmark Metal supported solid oxide fuel cell
ES2367885T3 (es) 2007-08-31 2011-11-10 Technical University Of Denmark Electrodos que se basan en óxido de cerio y un acero inoxidable.
EP2254180A1 (en) 2007-08-31 2010-11-24 Technical University of Denmark Ceria and strontium titanate based electrodes
JP2011519114A (ja) 2007-12-21 2011-06-30 サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド 燃料電池スタックのためのセラミックインターコネクト
JP4960903B2 (ja) * 2008-02-27 2012-06-27 本田技研工業株式会社 積層体の検査方法、検査装置及び検査プログラム
EP2104165A1 (en) * 2008-03-18 2009-09-23 The Technical University of Denmark An all ceramics solid oxide fuel cell
CN101359746B (zh) * 2008-09-19 2012-04-11 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种大尺寸管式固体氧化物燃料电池及其制备方法
US9276267B2 (en) 2008-09-23 2016-03-01 Delphi Technologies, Inc. Low-temperature bonding of refractory ceramic layers
US8932783B2 (en) * 2008-10-09 2015-01-13 Ceramic Fuel Cells Limited Solid oxide fuel cell or solid oxide fuel cell sub-component and methods of preparing same
KR20100050687A (ko) * 2008-11-06 2010-05-14 한국과학기술원 금속지지체형 고체산화물 연료전지의 제조방법
EP2194597B1 (en) * 2008-12-03 2014-03-05 Technical University of Denmark Solid oxide cell and solid oxide cell stack
ES1069849Y (es) 2008-12-19 2009-09-14 Coprecitec Sl "valvula de regulacion para un aparato de coccion a gas"
CN102265441B (zh) * 2008-12-31 2014-09-03 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 sofc阴极以及用于共烧制的电池以及堆叠体的方法
JP5383232B2 (ja) * 2009-01-30 2014-01-08 三菱重工業株式会社 固体電解質型燃料電池の発電膜及びこれを備える固体電解質型燃料電池
DE102009015794B3 (de) * 2009-03-26 2010-07-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Kontaktelement für eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer Anode und einem Interkonnektor einer Hochtemperaturbrennstoffzelle
US8802316B1 (en) * 2009-07-16 2014-08-12 U.S. Department Of Energy Solid oxide fuel cells having porous cathodes infiltrated with oxygen-reducing catalysts
FR2948821B1 (fr) * 2009-08-03 2011-12-09 Commissariat Energie Atomique Cellule electrochimique a metal support et son procede de fabrication
KR101698210B1 (ko) * 2009-10-07 2017-01-20 한양대학교 에리카산학협력단 고체산화물 전해질, 이를 포함하는 고체산화물 연료전지 및 이의 제조방법
EP2325931A1 (de) * 2009-11-18 2011-05-25 Plansee Se Anordnung für eine Brennstoffzelle sowie Verfahren zu deren Herstellungen
EP3432401B1 (en) * 2010-01-26 2020-08-12 Bloom Energy Corporation Phase stable doped zirconia electrolyte compositions with low degradation
WO2012091446A2 (ko) * 2010-12-28 2012-07-05 주식회사 포스코 금속 지지체형 고체 산화물 연료전지 단위전지 및 그 제조방법과 이를 이용한 고체 산화물 연료전지 스택
KR20120085488A (ko) * 2011-01-24 2012-08-01 삼성전자주식회사 고체산화물 연료전지용 고체 전해질, 및 상기 고체전해질을 포함하는 고체산화물 연료전지
EP2503631A1 (en) * 2011-03-24 2012-09-26 Technical University of Denmark Method for producing ceramic devices by sintering in a low pO2 atmosphere and using sintering additives comprising a transition metal
RU2460178C1 (ru) * 2011-07-06 2012-08-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук Материал для кислородного электрода электрохимических устройств
KR102094799B1 (ko) * 2011-11-30 2020-04-14 알랜 드보 연료전지 장치
JP2013229311A (ja) * 2012-03-30 2013-11-07 Nippon Shokubai Co Ltd 固体酸化物形燃料電池
CN102683721B (zh) * 2012-05-23 2015-12-09 江苏超洁绿色能源科技有限公司 一种固体氧化物燃料电池、功能梯度复合阴极及制备方法
KR101331689B1 (ko) * 2012-08-09 2013-11-20 삼성전기주식회사 연료전지 및 그 제조방법
CN102881929B (zh) * 2012-10-26 2015-06-03 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种浸渍电极用平板式金属支撑型固体氧化物燃料电池结构
US9515344B2 (en) 2012-11-20 2016-12-06 Bloom Energy Corporation Doped scandia stabilized zirconia electrolyte compositions
SG11201507656PA (en) 2013-03-15 2015-10-29 Lg Fuel Cell Systems Inc Fuel cell system configured to capture chromium
DE102013008472A1 (de) * 2013-05-21 2014-11-27 Plansee Composite Materials Gmbh Mehrlagige Schichtanordnung für einen Festkörperelektrolyt
WO2014203066A2 (en) * 2013-06-19 2014-12-24 Nonferrous Materials Technology Development Centre A method and apparatus for manufacturing of solid oxide fuel cell
EP2830127A1 (en) 2013-07-26 2015-01-28 Topsøe Fuel Cell A/S Air electrode sintering of temporarily sealed metal-supported solid oxide cells
ITVR20130200A1 (it) * 2013-08-13 2015-02-14 Sofcpower S P A Metodo di deposizione di uno strato di materiale su un supporto metallico per celle a combustibile o celle per elettrolisi
WO2015059166A1 (en) * 2013-10-22 2015-04-30 Danmarks Tekniske Universitet Planar half-cell shaped precursor body
JP6164542B2 (ja) * 2013-11-06 2017-07-26 日産自動車株式会社 集電体及び集電体の製造方法、集電体付き固体電解質型燃料電池用電極、固体電解質型燃料電池単セル、固体電解質型燃料電池スタック構造体
CN103928693B (zh) * 2014-03-21 2016-09-28 上海交通大学 固体氧化物燃料电池的金属支撑半电池及其制备方法
KR20170056520A (ko) 2014-07-21 2017-05-23 엘지 퓨얼 셀 시스템즈 인코포레이티드 연료 전지 전극용 조성물
US10311992B2 (en) 2014-08-01 2019-06-04 The Penn State Research Foundation Transparent conducting films including complex oxides
JP2016115506A (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 株式会社村田製作所 メタルサポートｓｏｆｃ
CN104916857B (zh) * 2015-06-16 2017-12-22 华中科技大学 一种平板式固体氧化物燃料电池
US10115973B2 (en) 2015-10-28 2018-10-30 Lg Fuel Cell Systems Inc. Composition of a nickelate composite cathode for a fuel cell
CN107305953B (zh) * 2016-04-18 2019-10-25 汕头大学 一种固体氧化物燃料电池复合基板及其制备工艺
WO2019159276A1 (ja) * 2018-02-15 2019-08-22 日産自動車株式会社 メタルサポートセル
CN109904497B (zh) * 2019-01-09 2020-07-10 华中科技大学 一种抗积碳金属支撑固体氧化物燃料电池及其制备方法
JP7170559B2 (ja) * 2019-02-25 2022-11-14 太陽誘電株式会社 燃料電池およびその製造方法
GB2591462B (en) 2020-01-27 2022-04-20 Ceres Ip Co Ltd Interlayer for solid oxide cell
JP7429568B2 (ja) * 2020-03-10 2024-02-08 太陽誘電株式会社 固体酸化物型燃料電池およびその製造方法
CN112048735B (zh) * 2020-09-14 2022-04-19 湖北大学 一种固体氧化物电解池及其制备方法
JP2022145221A (ja) * 2021-03-19 2022-10-03 太陽誘電株式会社 固体酸化物型燃料電池およびその製造方法
JP2022145222A (ja) * 2021-03-19 2022-10-03 太陽誘電株式会社 固体酸化物型燃料電池およびその製造方法
US20230067972A1 (en) * 2021-08-26 2023-03-02 Proof Energy Inc. Solid oxide fuel cells and methods of forming thereof
WO2023148903A1 (ja) * 2022-02-03 2023-08-10 日産自動車株式会社 電気化学セル
CN114583226A (zh) * 2022-03-31 2022-06-03 中国科学技术大学先进技术研究院 一种金属支撑质子导体固体氧化物电池及其制备方法
CN114634164B (zh) * 2022-03-31 2024-04-30 合肥氢成科技有限公司 陶瓷氧泵及氢氧燃料电池的氧气提纯装置
KR20220093053A (ko) * 2022-06-16 2022-07-05 한국세라믹기술원 초음파 스프레이법을 이용 미세구조 제어를 통한 고활성 전극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지
GB202213357D0 (en) 2022-09-13 2022-10-26 Ceres Ip Co Ltd Electrochemical cell

Family Cites Families (91)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2045478A5 (ru) 1969-04-21 1971-02-26 Minnesota Mining & Mfg
US4218985A (en) * 1972-08-10 1980-08-26 Jones Allen Jr Steering and stabilization apparatus for torpedo
US4702971A (en) * 1986-05-28 1987-10-27 Westinghouse Electric Corp. Sulfur tolerant composite cermet electrodes for solid oxide electrochemical cells
US4957673A (en) * 1988-02-01 1990-09-18 California Institute Of Technology Multilayer ceramic oxide solid electrolyte for fuel cells and electrolysis cells and method for fabrication thereof
US5021304A (en) * 1989-03-22 1991-06-04 Westinghouse Electric Corp. Modified cermet fuel electrodes for solid oxide electrochemical cells
EP0424732A1 (de) * 1989-10-27 1991-05-02 Asea Brown Boveri Ag Stromübertragungselemente für stapelförmig angeordnete Hochtemperatur-Brennstoffzellen und Verfahren zu deren Herstellung
EP0446680A1 (de) 1990-03-15 1991-09-18 Asea Brown Boveri Ag Stromkollektor zur Stromführung zwischen benachbarten stapelförmig angeordneten Hochtemperatur-Brennstoffzellen
DK167163B1 (da) 1991-02-13 1993-09-06 Risoe Forskningscenter Fastoxidbraendselscelle til oxidation af ch4
JPH05135787A (ja) * 1991-03-28 1993-06-01 Ngk Insulators Ltd 固体電解質膜の製造方法及び固体電解質型燃料電池の製造方法
DE4237602A1 (de) 1992-11-06 1994-05-11 Siemens Ag Hochtemperatur-Brennstoffzellen-Stapel und Verfahren zu seiner Herstellung
US5368667A (en) * 1993-01-29 1994-11-29 Alliedsignal Inc. Preparation of devices that include a thin ceramic layer
DK94393D0 (da) * 1993-08-18 1993-08-18 Risoe Forskningscenter Fremgangsmaade til fremstilling af calciumdoteret lanthanchromit
JPH07245107A (ja) * 1994-03-03 1995-09-19 Fujikura Ltd 固体電解質燃料電池
US5592686A (en) * 1995-07-25 1997-01-07 Third; Christine E. Porous metal structures and processes for their production
US5670270A (en) * 1995-11-16 1997-09-23 The Dow Chemical Company Electrode structure for solid state electrochemical devices
DE19547700C2 (de) * 1995-12-20 1998-09-17 Forschungszentrum Juelich Gmbh Elektrodensubstrat für eine Brennstoffzelle
AUPN876896A0 (en) * 1996-03-18 1996-04-18 Ceramic Fuel Cells Limited An electrical interconnect for a planar fuel cell
AU3110197A (en) * 1996-11-11 1998-06-03 Gorina, Liliya Fedorovna Method for manufacturing a single unit high temperature fuel cell and its components: a cathode, an electrolyte, an anode, a current conductor, and interface and insulating layers
DE19650704C2 (de) 1996-12-06 2000-09-14 Forschungszentrum Juelich Gmbh Verbindungselement für Brennstoffzellen
DE19710345C1 (de) 1997-03-13 1999-01-21 Forschungszentrum Juelich Gmbh Werkstoff für elektrische Kontaktschichten zwischen einer Elektrode einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle und einem Verbindungselement
US6210612B1 (en) * 1997-03-31 2001-04-03 Pouvair Corporation Method for the manufacture of porous ceramic articles
JP3981418B2 (ja) 1997-04-30 2007-09-26 ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレーテッド 固体電気化学装置用の電極構造体
US6099985A (en) * 1997-07-03 2000-08-08 Gas Research Institute SOFC anode for enhanced performance stability and method for manufacturing same
ATE198519T1 (de) * 1997-09-11 2001-01-15 Sulzer Hexis Ag Elektrochemisch aktives element zu einer festoxidbrennstoffzelle
US5908713A (en) * 1997-09-22 1999-06-01 Siemens Westinghouse Power Corporation Sintered electrode for solid oxide fuel cells
WO1999056899A1 (en) 1998-05-04 1999-11-11 Colorado School Of Mines Porous metal-containing materials, method of manufacture and products incorporating or made from the materials
DE19836132B4 (de) 1998-08-10 2006-11-23 Siemens Ag Hochtemperatur-Festelektrolyt-Brennstoffzelle (SOFC) für einen weiten Betriebstemperaturbereich
JP2000133280A (ja) * 1998-10-19 2000-05-12 Sof Co 高性能固体酸化物燃料電池用アノ―ド
US6458170B1 (en) * 1998-12-03 2002-10-01 The Regents Of The University Of California Method for making thin, flat, dense membranes on porous substrates
US6248468B1 (en) * 1998-12-31 2001-06-19 Siemens Westinghouse Power Corporation Fuel electrode containing pre-sintered nickel/zirconia for a solid oxide fuel cell
US6589680B1 (en) * 1999-03-03 2003-07-08 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Method for solid oxide fuel cell anode preparation
JP4207218B2 (ja) 1999-06-29 2009-01-14 住友電気工業株式会社 金属多孔体とその製造方法及びそれを用いた金属複合材
US6605316B1 (en) * 1999-07-31 2003-08-12 The Regents Of The University Of California Structures and fabrication techniques for solid state electrochemical devices
US6682842B1 (en) * 1999-07-31 2004-01-27 The Regents Of The University Of California Composite electrode/electrolyte structure
AUPQ223499A0 (en) * 1999-08-16 1999-09-09 Ceramic Fuel Cells Limited Fuel cell system
DK174654B1 (da) * 2000-02-02 2003-08-11 Topsoe Haldor As Faststofoxid brændselscelle og anvendelser heraf
CA2308092C (en) * 2000-05-10 2008-10-21 Partho Sarkar Production of hollow ceramic membranes by electrophoretic deposition
DE10025108A1 (de) * 2000-05-20 2001-11-29 Forschungszentrum Juelich Gmbh Hochtemperaturwerkstoff
JP2001351646A (ja) * 2000-06-07 2001-12-21 Tokyo Gas Co Ltd ＬａＧａＯ３系固体電解質型燃料電池
AU2001280467A1 (en) 2000-07-25 2002-02-05 Bae Systems Cmos sram cell with prescribed power-on data state
GB2368450B (en) * 2000-10-25 2004-05-19 Imperial College Fuel cells
JP4776147B2 (ja) * 2000-11-09 2011-09-21 トラスティーズ オブ ザ ユニヴァーシティ オブ ペンシルヴァニア 固体酸化物型燃料電池および電気エネルギー製造方法
US8007954B2 (en) * 2000-11-09 2011-08-30 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Use of sulfur-containing fuels for direct oxidation fuel cells
FR2817860B1 (fr) * 2000-12-07 2003-09-12 Air Liquide Procede de preparation d'un materiau ceramique de faible epaisseur a gradient de porosite superficielle controle, materiau ceramique obtenu, cellule electrochimique et membrane ceramique le comprenant
US20020127455A1 (en) 2001-03-08 2002-09-12 The Regents Of The University Of California Ceria-based solid oxide fuel cells
US7709124B2 (en) * 2001-04-10 2010-05-04 Northwestern University Direct hydrocarbon fuel cells
US6677070B2 (en) * 2001-04-19 2004-01-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Hybrid thin film/thick film solid oxide fuel cell and method of manufacturing the same
JP3841148B2 (ja) * 2001-04-23 2006-11-01 日産自動車株式会社 固体電解質型燃料電池用セル板及びスタック
JP3841149B2 (ja) 2001-05-01 2006-11-01 日産自動車株式会社 固体電解質型燃料電池用単セル
JP2002358980A (ja) * 2001-05-30 2002-12-13 Mitsubishi Materials Corp 固体電解質型燃料電池
AT4810U1 (de) * 2001-05-31 2001-11-26 Plansee Ag Stromsammler für sofc-brennstoffzellen
FR2826956B1 (fr) * 2001-07-04 2004-05-28 Air Liquide Procede de preparation d'une composition ceramique de faible epaisseur a deux materiaux, composition obtenue, cellule electrochimique et membrane la comprenant
US6772501B2 (en) * 2001-07-23 2004-08-10 Itn Energy Systems, Inc. Apparatus and method for the design and manufacture of thin-film electrochemical devices
CN1409427A (zh) 2001-09-18 2003-04-09 中国科学技术大学 一种中温固体氧化物燃料电池pen多层膜及其制造方法
US6653009B2 (en) * 2001-10-19 2003-11-25 Sarnoff Corporation Solid oxide fuel cells and interconnectors
JP2003132906A (ja) 2001-10-24 2003-05-09 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池用単セル及び固体電解質型燃料電池
DE10161538B4 (de) 2001-12-10 2004-09-09 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Träger für eine elektrochemische Funktionseinheit einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle und Hochtemperatur-Brennstoffzelle
JP3827209B2 (ja) * 2001-12-19 2006-09-27 日本電信電話株式会社 固体電解質型燃料電池用複合型空気極の作製方法
US6893762B2 (en) * 2002-01-16 2005-05-17 Alberta Research Council, Inc. Metal-supported tubular micro-fuel cell
US6824907B2 (en) 2002-01-16 2004-11-30 Alberta Reasearch Council, Inc. Tubular solid oxide fuel cell stack
US8114551B2 (en) * 2002-03-04 2012-02-14 Sulzer Hexis Ag Porous structured body for a fuel cell anode
GB2386126B (en) * 2002-03-06 2006-03-08 Ceres Power Ltd Forming an impermeable sintered ceramic electrolyte layer on a metallic foil substrate for solid oxide fuel cell
ATE298934T1 (de) * 2002-03-27 2005-07-15 Haldor Topsoe As Festoxid-brennstoffzelle in dünnschichttechnik (sofc) und verfahren zu ihrer herstellung
WO2003092046A2 (en) * 2002-04-24 2003-11-06 The Regents Of The University Of California Planar electrochemical device assembly
JP3940946B2 (ja) * 2002-05-01 2007-07-04 日産自動車株式会社 燃料電池用セル体およびその製造方法
CA2429899A1 (en) * 2002-05-29 2003-11-29 Sanyo Electric Co., Ltd. Solid oxide fuel cell
IL165386A0 (en) 2002-06-06 2006-01-15 Univ Pennsylvania Ceramic anodes and method of producing the same
US20030232230A1 (en) * 2002-06-12 2003-12-18 Carter John David Solid oxide fuel cell with enhanced mechanical and electrical properties
US6843960B2 (en) * 2002-06-12 2005-01-18 The University Of Chicago Compositionally graded metallic plates for planar solid oxide fuel cells
US20030235752A1 (en) * 2002-06-24 2003-12-25 England Diane M. Oxygen getters for anode protection in a solid-oxide fuel cell stack
JP3976181B2 (ja) * 2002-07-19 2007-09-12 東邦瓦斯株式会社 固体酸化物燃料電池単セル及びこれを用いた固体酸化物燃料電池
GB0217794D0 (en) 2002-08-01 2002-09-11 Univ St Andrews Fuel cell electrodes
CA2440288A1 (en) 2002-09-10 2004-03-10 Alberta Research Council Inc. Crack-resistant anode-supported fuel cell
NL1021547C2 (nl) 2002-09-27 2004-04-20 Stichting Energie Elektrode gedragen brandstofcel.
US6843406B2 (en) * 2002-09-27 2005-01-18 Battelle Memorial Institute Gas-tight metal/ceramic or metal/metal seals for applications in high temperature electrochemical devices and method of making
US7285350B2 (en) 2002-09-27 2007-10-23 Questair Technologies Inc. Enhanced solid oxide fuel cell systems
DE10302122A1 (de) * 2003-01-21 2004-07-29 Elringklinger Ag Dichtungsaufbau für eine Brennstoffzelle bzw. einen Elektrolyseur sowie Verfahren zu dessen Herstellung und Brennstoffzelle bzw. Elektrolyseur aufweisend den Dichtungsaufbau
US6958196B2 (en) * 2003-02-21 2005-10-25 Trustees Of The University Of Pennsylvania Porous electrode, solid oxide fuel cell, and method of producing the same
DE10309968A1 (de) 2003-03-07 2004-09-23 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zur Herstellung eines Schichtsystems umfassend einen metallischen Träger und eine Anodenfunktionsschicht
GB2400723B (en) 2003-04-15 2006-06-21 Ceres Power Ltd Solid oxide fuel cell with a novel substrate and a method for fabricating the same
JP4027836B2 (ja) 2003-04-16 2007-12-26 東京瓦斯株式会社 固体酸化物形燃料電池の作製方法
AU2004272186B8 (en) * 2003-09-10 2010-02-18 Btu International, Inc Process for solid oxide fuel cell manufacture
UA83400C2 (ru) * 2003-12-02 2008-07-10 Нанодайнемікс, Інк. Твердооксидные топливные элементы с керметным электролитом и метод их получения
US20060024547A1 (en) * 2004-07-27 2006-02-02 David Waldbillig Anode supported sofc with an electrode multifunctional layer
AU2005321530B2 (en) 2004-12-28 2009-01-08 Technical University Of Denmark Method of producing metal to glass, metal to metal or metal to ceramic connections
AU2006205885B2 (en) * 2005-01-12 2009-05-14 Technical University Of Denmark A method for shrinkage and porosity control during sintering of multilayer structures
US8252478B2 (en) * 2005-01-31 2012-08-28 Technical University Of Denmark Redox-stable anode
EP1844517B1 (en) 2005-02-02 2010-04-21 Technical University of Denmark A method for producing a reversible solid oxid fuel cell
ES2434442T3 (es) 2005-08-31 2013-12-16 Technical University Of Denmark Apilamiento sólido reversible de pilas de combustible de óxido y método para preparar el mismo
DK1930974T3 (da) * 2006-11-23 2012-07-09 Univ Denmark Tech Dtu Fremgangsmåde til fremstilling af reversible fastoxidceller
CN100512500C (zh) 2006-11-27 2009-07-08 华为技术有限公司 处理呼叫的方法和业务控制设备及呼叫处理系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550816C1 (ru) * 2014-05-16 2015-05-20 Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" (ОАО "ТВЭЛ") Катодный материал для тотэ на основе медь-содержащих слоистых перовскитоподобных оксидов

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005122300A2 (en) 2005-12-22
JP2012069533A (ja) 2012-04-05
NO20070151L (no) 2007-03-08
WO2005122300A3 (en) 2006-03-02
JP5260052B2 (ja) 2013-08-14
CA2569866C (en) 2011-05-17
KR20080105182A (ko) 2008-12-03
KR20070038511A (ko) 2007-04-10
RU2008152447A (ru) 2010-07-10
CA2569866A1 (en) 2005-12-22
KR100909120B1 (ko) 2009-07-23
CN1985397A (zh) 2007-06-20
US7745031B2 (en) 2010-06-29
EP1784888A2 (en) 2007-05-16
CN1985397B (zh) 2012-07-04
US20070269701A1 (en) 2007-11-22
AU2005253203B2 (en) 2009-05-28
EP2259373A1 (en) 2010-12-08
AU2005253203A1 (en) 2005-12-22
JP2008502113A (ja) 2008-01-24
RU2006144071A (ru) 2008-07-20
CN102013507A (zh) 2011-04-13
RU2356132C2 (ru) 2009-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2399996C1 (ru) Твердооксидный топливный элемент
JP5208518B2 (ja) 可逆式固体酸化物型燃料電池を製造する方法
EP2031684B1 (en) Metal supported solid oxide fuel cell
US9048498B2 (en) Anode for a high-temperature fuel cell and production thereof
JP5607903B2 (ja) インターコネクト用バリア皮膜、関連装置及び形成方法
DK2669984T3 (en) Layered anode system for electrochemical applications and processes for their preparation
JP6088949B2 (ja) 燃料電池単セルおよびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140610