Практические рекомендации для создания технологий нанесения тонкопленочных функциональных элементов твердооксидных топливных элементов

Разработаны практические рекомендации для создания методов формирования ячеек и структуры МТОТЭ.

На основе полученных результатов экспериментальных исследований установлена возможность разработки микро ТОТЭ с неразделенными электродными пространствами, функционирующих на смеси углеводородов и воздуха. Односторонняя структура микро ТОТЭ имеет наиболее простую конструкцию по сравнению с другими ТОТЭ и поэтому более проста в изготовлении. Возможные области применения микро ТОТЭ с неразделенными электродными пространствами пока не определены, но следует учитывать, что из-за невысокой степени использования углеводорода КПД по электрической энергии этих ТОТЭ будет составлять низкую величину, порядка 15%. Выходящие из топливного элемента газы со значительным содержанием метана могут быть вовлечены в дальнейшую переработку, например, путем сжигания с целью получения тепла или конверсии в синтез-газ.

Условно конструкции микро - твердооксидных топливных элементов (МТОТЭ) можно разделить на две основные группы. К первой группе относятся элементы, которым для работы необходимо подводить рабочие среды к двум противоположным сторонам элемента, а ко второй соответственно - к одной стороне. Для изготовления МТОТЭ обоих этих групп используют тонкопленочные технологии, совместимые с «кремниевой технологией» которые хорошо отработаны и позволяют упростить процесс изготовления элементов.

В обоих типах топливных элементов необходимо организовать подогрев элемента при помощи отдельного нагревателя, который тоже должен выполняться по тонкопленочной технологии в едином цикле с основными функциональными слоями элемента.

Для обоих групп МТОТЭ можно выделить элементарные слои, формируемые однотипными методами. К таким слоям относятся:

нагреватель,

омические контакты,

слой твердого электролита,

электродные системы.

На рисунке 1 приводится типовая структура и внешний вид двустороннего МТОТЭ изготовленного на кремниевой подложке.

Рисунок 6.1 - Типовая структура и внешний вид двустороннего топливного МТОТЭ

На рисунке 6.2 приводится структура и топология одностороннего МТОТЭ на основе встречно-штыревой структуры.

На основе результатов экспериментальных исследований установлена возможность разработки микро ТОТЭ с неразделенными электродными пространствами, функционирующих на смеси углеводородов и воздуха. Односторонняя структура микро ТОТЭ имеет наиболее простую конструкцию по сравнению с другими ТОТЭ и поэтому более проста в изготовлении.

Рисунок 6.2 - Типовая структура и внешний вид одностороннего МТОТЭ на основе встречноштыревой структуры

Возможные области применения микро ТОТЭ с неразделенными электродными пространствами пока не определены, но следует учитывать, что из-за невысокой степени использования углеводорода КПД по электрической энергии этих ТОТЭ будет составлять низкую величину, порядка 15%. Выходящие из топливного элемента газы со значительным содержанием метана могут быть вовлечены в дальнейшую переработку, например, путем сжигания с целью получения тепла или конверсии в синтез-газ.

На основе анализа различных структур микро ТОТЭ установлено, что для повышения КПД МТОТЭ с неразделенным электродным пространством необходимо снижать мощность, затрачиваемую на поддержание рабочей температуры. Это может быть достигнуто путем уменьшения толщины подложки, формирования тонкопленочных мембран. Повышение КПД может быть также достигнуто путем создания батарей для повторного использования газовой смеси.

Перейти на страницу: 1 2

Похожые стьтьи по экономике

Разработка сети связи с использованием современных технологий
В данный момент телекоммуникационная сеть Украины проходит этап активной цифровизации. Старые аналоговые АТС заменяются на современные цифровые системы передачи, обеспечивающие гораздо более широкий с ...

Специализированные фотоаппараты и специальные виды съемки
В научных и технических целях применяются специальные фотоаппараты, обеспечивающие решение особых задач - например, фотоаппараты для аэрофотосъёмки (аэрофотоаппарат), космич ...

Построение ГТС на базе SDH
Потребности пользователей телефонных сетей общего пользования возрастают, при этом увеличивается как количество абонентов ТФОП, так и средние объемы информации, приходящиеся на каждого ...

Разделы

© 2019 - www.frontinformatics.ru