Вчені з Гарвардського університету сконструювали перший щодо великий тонкоплівковий твердооксидних паливний елемент (solid oxide fuel cell, SOFC).

У SOFC-елементах використовується твердий керамічний електроліт, проникний для негативних іонів кисню, що переміщуються від катода до аноду. Основним недоліком технології SOFC стає те, що вона вимагає високих робочих температур (найчастіше – понад 800 ˚ C). При цьому твердооксидні пристроїв не потребують дорогих платинових каталізаторів, необхідних звичайним паливним елементам з протонообмінної мембраною, в яких позитивні іони водню рухаються від анода до катода.

Одним з найбільш відомих і добре вивчених керамічних матеріалів, придатних для SOFC-елементів, вважається діоксид цирконію, стабілізований оксидом ітрію (YSZ). Щоб забезпечити необхідну іонну провідність, елемент з YSZ-електролітом повинен працювати при температурі в 800-1 000 ˚ C.

Фахівці, зрозуміло, намагаються знизити вимоги до температури, і самим простим і дієвим способом тут можна визнати скорочення товщини шару YSZ: це дозволяє заощаджувати дорогий матеріал і зменшувати омічний опір електроліту. Дослідні зразки тонкоплівкових SOFC-елементів вже створені і справно функціонують, але про використання таких пристроїв на практиці мови не йде, оскільки вони занадто малі. «Якщо площа звичайної тонкої мембрани збільшити, вона просто зруйнується, – говорить один з авторів роботи Бо-Куай Лай (Bo-Kuai Lai). – Ви зможете працювати з нею тільки в лабораторії ».

Проблему інженери з Гарварду вирішили за допомогою металевої сітки, яка стала ключовим структурним елементом виготовлених ними YSZ-мембран і помітно збільшила їх механічну міцність. Таким способом автори отримали «посилені» тонкі мембрани розміром 5 мм, при об'єднанні яких були створені SOFC-пластини завбільшки з долоню.

В експериментах нові пристрої продемонстрували щільність потужності в 155 мВт / см ² при 510 ˚ C. Ця цифра порівнянна з показниками сконструйованих раніше мікроскопічних тонкоплівкових SOFC-елементів.

За матеріалами: Nanowerk

Tweet

Заможні регіони: Для чого насправді Потрібні вибори?