Е. Ю. Пикалова, Н. С. Пикалова, Е. А. Филонова, “Технология инфильтрации воздушных электродов ТОТЭ — электролит-ориентированный подход”, Усп. хим., 94:11 (2025), 1

Эта публикация цитируется в 1 статье

Технология инфильтрации воздушных электродов ТОТЭ — электролит-ориентированный подход

Е. Ю. Пикалова^ab, Н. С. Пикалова^c, Е. А. Филонова^b

^a Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук (ИВТЭ УрО РАН), Екатеринбург, Российская Федерация
^b Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина, Екатеринбург, Российская Федерация
^c Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Российская Федерация

Аннотация: Значительный прогресс в развитии тонкопленочных технологий позволил существенно снизить рабочие температуры твердооксидных электрохимических устройств с электролитами на основе ZrO₂, стабилизированного Y₂O₃. Тем не менее разработка оптимальных воздушных электродов для твердооксидных топливных, электролизных и обратимых элементов, функционирующих в диапазоне промежуточных температур (600–750°C), остается актуальной задачей. Это связано с недостаточной активностью реакции восстановления кислорода при пониженных температурах, характерной для традиционных материалов воздушных электродов, а также с трудностями применения большинства новых современных электродных материалов с улучшенными характеристиками в контакте с Zr-содержащими электролитами вследствие термомеханической и химической несовместимости. Инфильтрация представляет собой эффективный метод создания нанокомпозитных электродов, условия спекания которых минимизируют проблемы несовместимости. В данном обзоре впервые применен электролит-ориентированный подход для максимально полного анализа достижений в применении технологии инфильтрации при разработке воздушных электродов для электрохимических устройств с электролитами на основе ZrO₂. Показан прогресс в улучшении характеристик воздушных электродов, полученных путем инфильтрации электронных и смешанных ионно-электронных проводников, каталитически активных оксидов и благородных металлов в пористые электролитные и композитные основы. Рассмотрено применение инфильтрации для улучшения характеристик воздушных электродов коммерческих устройств. Подчеркнуты преимущества технологии инфильтрации для проектирования и производства твердооксидных устройств, соответствующих требованиям работы при промежуточных температурах и пригодных для масштабируемого промышленного производства. Библиография — 397 ссылок.

Ключевые слова: твердый электролит на основе ZrO₂, твердооксидный топливный элемент, твердооксидный электролизер, воздушный электрод, технология инфильтрации, электролитная подложка, повышение производительности.

Поступила в редакцию: 16.06.2025

DOI: 10.59761/RCR5186