Формирование функционального анодного слоя для тонкоплёночных твердооксидных топливных элементов

Abstract

Работа посвящена изготовлению ячеек тонкопленочных твердооксидных топливных элементов с функциональным анодным NiO/YSZ слоем c разным содержанием NiO методом реактивного магнетронного распыления Zr-Y и Ni мишеней. Элементный и фазовый состав пленок регулировался расходом кислорода в процессе распыления. Полученные пленки были исследованы методами растровой электронной микроскопии и рентгеновской дифрактометрии. Проведены сравнительные испытания планарных ТОТЭ с несущим NiO/YSZ анодом, функциональным наноструктурированным NiO/YSZ анодным слоем, YSZ электролитом и LSCF/CGO катодом. Показано, что формирование функционального наноструктурированного NiO/YSZ анода приводит к увеличению максимальной удельной мощности топливных ячеек на 30% при рабочей температуре 800? С.

NiO/YSZ thin film anode functional layers with different NiO contents were prepared by reactive magnetron sputtering of Zr-Y and Ni targets. The elemental and phase composition of the films was adjusted by regulating oxygen flow rate during the deposition. The resulting films were studied by scanning electron microscopy and X-ray diffractometry. Comparative trials of planar anode-supported SOFCs with NiO/YSZ functional nanostructured anode layer, YSZ electrolyte, and La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3/Ce0.9Gd0.1O2 (LSCF/CGO) cathode were performed. It was shown that the formation of a NiO/YSZ functional nanostructured anode leads to a 30% increase in the maximum power density of fuel cells at the working temperature 800° C.