ИСТИНА

В настоящее время одной из основных задач энергетики является поиск альтернативных источников энергии. Так, например, твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) демонст- рируют перспективность благодаря ряду преимуществ: высокий коэффициент полезного действия, достигающий 90%; возможность работы с использованием различных видов топ- лива; отсутствие вредных выбросов в окружающую среду; способность работать без исполь- зования катализаторов на основе благородных металлов; отсутствие подвижных конструк- ций в рабочем процессе, что увеличивает срок эксплуатации ТОТЭ. Однако одними из глав- ных проблем, тормозящих широкое распространение ТОТЭ, являются деградация материа- лов под действием высокой рабочей температуры порядка 1000оС и высокая стоимость таких устройств по сравнению с традиционными аккумуляторами. Решением первой проблемы может быть поиск новых электродных материалов, работающих при более низких темпера- турах, решением второй - создание симметричных ТОТЭ (СТОТЭ) для значительного уде- шевления производства. Под симметричными ТОТЭ подразумеваются устройства, в которых в качестве катода и анода выступает один и тот же по химическому составу материал [1]. В составе традиционного ТОТЭ в качестве электролита применяется газоплотная мем- брана YSZ (Zr0.84Y0.16O1.92) или GDC (Ce0.9Gd0.1O1.95), анодом служит кермет состава Ni/YSZ, а катодом – манганит лантана-стронция La1-хSrхMnO3-δ, имеющий структуру перов- скита. Основным недостатком катодных материалов со структурой перовскита как электрод- ного материала ТОТЭ является наличие в их составе щелочно-земельного катиона Sr+2, в то время как в состав электролитов входят оксиды, обладающие кислотными свойствами. По- этому на границе электрод/электролит возможно образование непроводящих фаз. Альтернативными электродными материалами, обладающими высокой каталитической активностью и в окислительной, и в восстановительной атмосфере, являются соединения с флюоритоподобной структурой Ln5Mo3O16, (Ln=Nd, Pr), имеющие удвоенную ячейку флюо- рита. Объектом исследования в данной работе стал молибдат празеодима состава Pr5Mo3O16+δ (РМО), одним из преимуществ которого является наличие смешанной электрон- ной и кислород ионной проводимости. Ранее было установлено, что величина электропроводности РМО на воздухе в темпера- турном интервале 100-900оС возрастает от ~10-7 до ~10-2 См/см и практически не зависит от давления кислорода в газовой фазе в интервале от 10-3 до 0.21 атм [2]. Исследование химиче- ской стабильности РМО по отношению к твердым электролитам показало отсутствие хими- ческого взаимодействия с GDC и Рr6O11 при 1000оС и YSZ при 950оС [2]. Также следует от- метить, что РМО имеет коэффициент термического расширения (КТР), близкий по значению с КТР стандартных электролитов GDC и YSZ [2-3]. Исследование электрохимических свойств границы РМО/GDC показало, что величины поляризационного сопротивления (Rp) при 800оС в окислительной (воздух) и восстановительной (Ar-H2(5%)) атмосферах составили 8.8 Ом*см2 и 4.8 Ом*см2, соответственно [4]. Уменьшить величину поляризационного со- противления удалось путем введения электрохимически активной добавки Рr6O11, так что в окислительной атмосфере ячейка состава РМО–50Рr6O11 / GDC / РМО–50Рr6O11 продемон- стрировала снижение величины поляризационного сопротивления до 0.6 Ом*см2 при 800оС [4]. В настоящей работе с целью получения перспективного электродного материала СТОТЭ исследовано влияние состава электродных паст и методов их нанесения на величину поляри- зационного сопротивления границы электрод/электролит в окислительной и восстановитель- ной атмосферах в интервале температур 600–900оС.