ИСТИНА

В настоящее время адаптация катодных материалов твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) к условиям эффективного функционирования в интервале средних температур (СТ) 500-750 °С является одним из ключевых направлений исследований в области технологического усовершенствования ТОТЭ. Высокая электрохимическая активность катода в реакции восстановления кислорода может быть достигнута за счет поиска новых материалов, представляющих собой альтернативную замену традиционно используемого катода La1-xSrxMnO3-δ (LSM), активность которого вследствие высокого активационного барьера в интервале средних температур низка. Другим перспективным направлением, связанным с повышением электрохимической активности катодов ТОТЭ, является разработка способов модификации границы электрод/электролит, целью которых является увеличение площади реакционной зоны, а также количества активных реакционных центров, на которых происходит реакция восстановления кислорода. С точки зрения альтернативной замены катода LSM в ТОТЭ весьма перспективным представляется использование купрата празеодима Pr2CuO4 (PCO), обладающего слоистой структурой [1,2]. Этот состав по совокупности термических, электропроводящих и электрохимических свойств является наиболее перспективным кандидатом на роль нового эффективного катода СТ-ТОТЭ среди купратов редкоземельных элементов Ln2CuO4 (Ln=La, Nd и др.) [3-7]. Для адаптации PCO к условиям средних температур проведен сравнительный анализ различных подходов, направленных на повышение его электрохимической активности в реакции восстановления кислорода. Изучено влияние гетеро- и изовалентного допирования PCO на электропроводящие и электрохимические свойства, а также возможность повышения электрохимической производительности за счет перехода от однофазного электрода к композитному. Рассмотрена модификация поверхности твердого электролита GDC и ее влияние на активность электрода. Основными подходами, направленными на повышение электрохимической производительности границы электрод/электролит, являлись обработка поверхности твердого электролита GDC методом лазерного излучения и введение добавки Pr6O11 методом инфильтрации. 88 В качестве примера практического использования проведены испытания катода на основе PCO, допированного оксидом лантана, в составе трубчатого ТОТЭ. Показано, что мощностные характеристики топливной ячейки с таким катодом (Pmax = 615 мВт/см2 при T=850°С) в 1.5 раза превосходят параметры трубчатого ТОТЭ с традиционным катодом на основе LSM (Pmax = 430 мВт/см2 при T= 850°С).