ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ С ТВЕРДООКСИДНЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ И КИСЛОРОДНЫЙ НАСОС НА ЕГО ОСНОВЕ

В работе представлены научные основы и техническая реализация метода получения кислорода экстракцией из воздуха с использованием электрохимической ячейки на основе твердооксидного элемента (ТОЭ) с анионопроводящим твердым электролитом. Для изготовления ТОЭ были использованы слабо агрегированный нанопорошок твердого электролита YSZ и мелкодисперсный порошок LSM. Электролит-электродную структуру ТОЭ формировали в виде трубы совместным прессованием функциональных слоев и последующим совместным спеканием при температуре 1200°С. Исследованы характеристики электрохимического элемента кислородного насоса, построенного на тонкостенной трубе несущего электролита YSZ (150 мкм) с симметричными электродами на основе LSM ( 20 мкм). Разработан и изготовлен макет компактного генератора кислорода (кислородный насос), электрохимическая часть которого построена на трех ТОЭ, соединенных последовательно по току. Соединение реализовано с помощью металлических соединительных элементов из стали Crofer 22 APU. Метод реакционного магнетронного распыления применен для защиты токовых коллекторов от коррозии покрытием на основе MnxCo3 - xO4 шпинели. Производительность демонстрационного макета при 800°С составила 9 л/ч при затрачиваемой мощности 50 Вт. Плотность тока через ТОЭ составляла 1.1 А/см2. Конструкция макета реализована без использования компонентов из благородных металлов. Показано, что использованные технологические подходы позволяют изготавливать эффективные наноструктурные ТОЭ и устройства на их основе.