Исследование деградационных явлений в матричном электролите карбонатного топливного элемента

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).

Исследованы изменения фазового состава, дисперсности и морфологии алюминатов лития, являющихся компонентами карбонатного топливного элемента, после длительной выдержки при 650°C. Испытания проводили с α-, β- и γ-модификациями LiAlO₂ в зависимости от состава газовой атмосферы, об. доля: H₂, 0.2 H₂ + 0.8 CO₂, 0.33 O₂ + 0.67 CO₂, CO₂ в расплаве карбонатной эвтектики Li₂CO₃ (62 мол.%) – K₂CO₃ (38 мол.%). Найдено, что в окислительной атмосфере α-, β- и γ-LiAlO₂ и их смеси превращаются с течением времени в γ-фазу. В восстановительной атмосфере всегда сосуществуют α-, и γ-модификации алюмината лития. Найдено также, что деградационные процессы: увеличение размеров частиц, уменьшение удельной поверхности и изменение в морфологии происходят в α- и β-фазах с гораздо более высокими скоростями, чем в γ-LiAlO₂.

Авторы:

Александров К. А., Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, 620990, г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20

Баталов Николай Николаевич, Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, 620990, г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20, batalov@ihim.uran.ru

Козлова З. Р., Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, 620990, г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20

Суриков В. Т., Институт химии твёрдого тела УрО РАН, 620990, г. Екатеринбург, ГСП, ул. Первомайская, 91

Литература

1. Broers G. H. J., Shenke M. // J. Amer. Chem. Soc. Natl. Meeting, Chicago, 1961. V. 111. P. 19.
2. Velden P. F. van // J. Trans. Faraday Soc. 1967. V. 63. P. 167.
3. Howaru S. A., Yau J. K., Anderson H. U. // J. Appl. Phys. 1989. V. 65. P. 1492.
4. Pat. 2469012 FR. МКИ C1 Н01М 8/14. Process for electrolyte structure with strontium titanate matrix for molten carbonate fuel cells.
5. Pat. 3,466,197 US. МКИ C1. H01 M8/02; H01 M8/14; H01 M27/16; H01 M27/20. Method of making carbonate electrolyte matrix and fuel cell therewith.
6. Бурмакин Е. И. и др. // Тр. ин-та электрохимии УФ АН СССР. 1977. Вып. 25. C. 75.
7. Бурмакин Е. И., Родигина Э. Н., Степанов Г. К., Синельников А. П. // Тр. ин-та электрохимии УФ АН СССР. 1975. Вып. 22. C. 84.
8. Broers G. H. J., Ballegoy H. J. van // 3^me Journees intern. Etude piles combust. Bruxelles. 1969. P. 77.
9. Pat. US. 4,317, 865 МКИ C1. H01 M8/02. Ceria matrix material for molten carbonate fuel cell.
10. Wolcyrz M., Kepinski L. // J. Solid State Chem. 1992. V. 99. P. 409.
11. Castellanos M., West J. // Mater. Sci. 1979. V. 14. P. 450.
12. Pat. 0,090,141 EP. МКИ C1. H01 M8/02; H01 M8/14. Fused carbonate fuel cell.
13. Aubry J., Klein F. // Chim. Ind. – Gen. Chim. 1970. V. 103. P. 1641.
14. Maresio, Remeika // J. Chem. Phys., 1996. V. 44, № 44. P. 3143.
15. Dernier, Maines // Mater. Res. Bul. 1971. V. 6. P. 433.
16. Maresio // Acta Cryst. 1965. V. 19. P. 396.
17. Kinoshita K., Sim J. W., Ackerman J. P. // Mater. Res. Bul. Pergamon Press, Inc. Printed in the United States. 1978. V. 13. P. 445.
18. Низамова З. Р., Зырянов А. С., Александров К. А., Баталов Н. Н. // Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики: Материалы V Междунар. конф. Саратов: Изд-во Cарат. ун-та, 2002. C. 122.
19. Vidya S. et al. // J. Power Sources. 2002. V. 112. P. 322.
20. Byker H. J. et al // High Temperature Fuel Cell and Development, Final Report for DOE Contract № EC-77-C-03–1485 for the Period June 1977 – September 1978 / Montana Energy and MHD Research and Development Institute. Butte, MT. 1978.
21. Eiichi Yazumoto, Kazuhito Haton, Takaharu Gamo // J. Power Sources. 1998. V. 71. P. 159.
22. Paetsch L. M., Doyon J. D., Farooque M. // Electrochem. Soc. 1993. V. 93. P. 88.
23. Suski L., Tarniowy M. // Mater. Sci. 2001. V. 36. P. 5119.
24. Takizawa K., Hagiwara A. // Power Sources. 2002. V. 109. P. 127.

Журнал:

2007. Т. 7, № 1,