Новости
Ученые Института физики твердого тела имени Ю. А. Осипьяна РАН и Московского физико-технического института разработали контактный материал, который позволяет существенно повысить электрический контакт внутри батареи твердооксидных топливных элементов, что увеличивает ее удельную мощность и продлевает срок службы. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Letters.
Батареи на основе технологии ТОТЭ состоят из чередующихся керамических твердооксидных топливных элементов и металлических биполярных пластин. Надежность их работы в большой степени определяется стабильностью электрического контакта между электродами и биполярными пластинами (current collectors) — они должны иметь низкое сопротивление и обеспечивать стабильную работу батареи на протяжении не менее чем 30–50 тысяч часов.
«У керамической пластины есть катодная и анодная сторона, и если с анодной стороны для хорошего контакта достаточно использовать металлическую сетку, то со стороны катода возникают затруднения. Наши разработки были посвящены поиску наиболее оптимального контактного материала — пасты, которая наносится на катодную сторону и обеспечивает контакт между керамическими и металлическими пластинами. Контактные материалы катода должны быть стабильными в окислительной атмосфере.
Мы синтезировали материалы на основе манганита лантана стронция. Для получения нужных нам свойств (однофазность, приемлемые электрохимические характеристики, нужная дисперсность зерен) применяли механическую обработку и в итоге нашли лучший вариант для обеспечения стабильности контакта на границе катодный электрод / биполярная пластина», — резюмировала Екатерина Агаркова, младший научный сотрудник лаборатории спектроскопии дефектных структур ИФТТ РАН.
Субмикронный порошок LSM был синтезирован глицин-нитратным методом. Затем с помощью шаровой мельницы зерна порошка в разной степени измельчались для уменьшения среднего размера зерна, увеличения электрической проводимости и повышения стабильности системы.
Испытания показали, что контактные слои из предварительно активированных порошков обладают более высокой проводимостью по сравнению со слоем из необработанного LSM. При рабочих температурах ТОТЭ разница между соответствующими значениями сопротивления достигает 300 %.
Использование контактного слоя из предварительно обработанного LSM-порошка позволило добиться достаточно высоких плотностей тока и стабильной работы.