Патенты автора Никонов Алексей Викторович (RU)
Изобретение относится к высокотемпературным электрохимическим устройствам (ЭХУ) с твердым оксидным электролитом, таким как электрохимические генераторы (топливные элементы), кислородный насос, электролизеры получения кислорода и водорода из CO2 и H2O и т.п. устройствам. Точнее изобретение относится к функциональной многослойной керамической структуре активной части твердооксидных элементов, которая может быть использована в любом типе данных устройств и в любом их конструктивном исполнении. Техническим результатом является снижение внутренних потерь твердооксидных элементов и, следовательно, повышение их удельных характеристик. Согласно изобретению, структура активной части твердооксидных элементов состоит из слоя твердого электролита, разделяющего слои пористых электродов и расположенного между слоями электролита и пористого электрода плотного слоя, обладающего смешанной ион-электронной проводимостью, который текстурирован для увеличения ионной составляющей его проводимости. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 пр.
Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям микропланарных твердооксидных топливных элементов (МП ТОЭ) и батарей на их основе. МПТОЭ имеет мембрану из тонкослойного твердого электролита с анодом и катодом на противоположных поверхностях (активная часть) и последовательное соединение по току в батарею через токовый коллектор (интерконнект), нанесенный на противоположные торцы рамок, выполненных из электролитной или конструкционной керамики, при этом расположенные по периметру элемента рамки обеспечивают механическую прочность и формируют приэлектродные газовые пространства. Последовательное протекание тока вдоль электродов и их коммутацию осуществляют через токовые коллекторы, расположенные на противоположных боковых гранях рамок. Рамки могут быть выполнены в виде треугольной, четырехугольной, пятиугольной, шестиугольной, многоугольной, круглой или овальной формы. Батарея с микропланарными элементами, соединенными между собой последовательно по току, может быть расположены на плоской, овальной или более сложной поверхности технического устройства, например на поверхности камеры сгорания авиационного двигателя или на поверхности печи производящей цемент. Повышение удельной мощности и снижение омических потерь в топливном элементе за счет улучшения массогабаритных характеристик является техническим результатом изобретения. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
Высокоактивная многослойная тонкопленочная керамическая структура активной части элементов твердооксидных устройств для высокоэффективной генерации тока, генерации водорода электролизом воды, генерации кислорода и азота твердооксидными кислородными насосами, конверсии топливных газов с использованием электрохимических процессов включает твердый электролит, электроды-катализаторы - смешанные ионно-электронные анодный и катодный проводники (СП), обладающие каталитической способностью с использованием электрохимических процессов, и включает активную часть в виде тонкослойной, тонкопленочной структуры, состоящей как минимум из семи слоев. Твердый электролит, как правило, толщиной порядка 1-2 мкм, с обеих сторон имеет плотные слои 30-50 мкм, состоящие из смешанных ионно-электронных анодного и катодного проводников, свободная поверхность которых покрыта каталитическими слоями и токоотводами в виде сеток. Смешанные проводники (СП) соединены с токовыми коллекторами, которые формируют топливный и окислительный газовые пространства и одновременно увеличивают рабочую поверхность электролита, и предназначены для соединения элементов по току в батареи. Газоплотные анодный и катодный СП обладают ионной проводимостью на уровне твердого электролита, имеют толщину, обеспечивающую как механическую прочность, так и теплопроводность, обеспечивая прохождение высокого тока и равномерное распределение тепла по активной части элемента. Внешняя поверхность каждого СП, имеющая развитую гофрированную поверхность, покрыта мелкодисперсным катализатором соответствующей реакции, удерживаемым металлическими сетками. Повышение электрохимической активности электродов, активной удельной мощности высокотемпературных электрохимических устройств с твердым электролитом с анионной и протонной проводимостью является техническим результатом изобретения. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к высокотемпературным электрохимическим устройствам на основе твердооксидных элементов (ТОЭ) - элементов с твердым электролитом, точнее к конструкции батареи трубчатых ТОЭ и узлов соединения (УС) ТОЭ в батарею. Техническим результатом является создание батареи, в которой трубчатые ТОЭ соединены последовательно по току, с обеспечением улучшенных массогабаритных и электрических характеристик, технологичности сборки самой батареи ТОЭ, а также твердооксидного устройства на ее основе целиком с возможностью обслуживания и замены неисправной батареи. Предложены УС (варианты) из металлического сплава, содержащие осесимметричные токосъемы смежных ТОЭ, образованные каждый множеством проволок, расположенных равномерно по кругу и вдоль общей оси симметрии узла, соединенные токопроходом и выполненные так, что плотно совмещаются, один с внутренним электродом одного соосно устанавливаемого элемента, другой с внешним электродом смежного соосно устанавливаемого элемента. Предложена конструкция батареи ТОЭ, представляющая собой унифицированный узел, которая содержит трубчатые ТОЭ с тонкослойным электролитом, для соединения которых концевые токосъемы и токосъемы узлов соединения смежных элементов выполнены из проволок, токоподводы и газоподвод выполнены с одной стороны батареи в виде металлического хвостовика, состоящего из соосно расположенных трубок, соединенных с внешнего торца газопроницаемой изолирующей втулкой, при этом внешняя трубка имеет с внешнего торца оконцовку (клемму) в виде раструба диаметром, превышающим диаметр остальных компонентов батареи, а с другого торца - концевой проволочный токосъем, соединенный электрически с внутренним электродом первого элемента, а внутренняя трубка, проходящая по всей длине батареи, имеет с внешнего торца клемму, а другим торцом, имеющим перфорацию для подачи одного из реагентов во внутреннюю полость батареи, соединена электрически с токопроходом другого концевого проволочного токосъема, соединенного электрически с внешним электродом последнего элемента. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к высокотемпературным электрохимическим устройствам (ЭХУ) с твердым оксидным электролитом, таким как электрохимические генераторы или топливные элементы, кислородные насосы, электролизеры, конвертеры, а именно к конструкции трубчатого элемента с тонкослойным несущим твердым электролитом с газодиффузионными электродами, интерфейсными и коллекторными слоями. Техническим результатом изобретения является улучшение технологичности изготовления твердооксидного элемента, снижение массогабаритных характеристик и повышение электрических и ресурсных характеристик топливного элемента. Предложенный трубчатый топливный элемент с тонкослойным твердооксидным электролитом, газодиффузионными электродами, интерфейсными и коллекторными слоями выполнен с монолитными торцевыми утолщениями, которые имеют плавный переход к электролиту, причем снижение толщины несущего твердого электролита достигается за счет торцевых утолщений и/или каркаса в рабочей зоне, а также за счет увеличения толщины одного или обоих токовых электродных коллекторов. Цилиндрическая или слабоконусная труба несущего электролита выполнена из керамики со средним размером кристаллитов менее 500 нм, имеет толщину стенки меньше 0,3 мм с торцевыми утолщениями толщиной до 0,5 мм и тонкослойные 15-20 мкм электроды, расположенные на боковой поверхности электролита в промежутке между торцевыми утолщениями. Способ изготовления трубчатого элемента включает использование наноразмерных порошков твердого электролита, микроразмерных и наноразмерных порошков электродных материалов и интерфейсных слоев, приготовленных в виде пленок с полимерным связующим, из которых формируют многослойную заготовку элемента путем намотки пленок на стержень, производят ламинирование слоев заготовки, например, магнитно-импульсным способом и, по меньшей мере, двухстадийно спекают совместно при температурах ниже 1300°С. 8 н.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к средствам для исследования или анализа газов, а именно к системам, определяющим содержание кислорода, использующим твердоэлектролитные ячейки, и может быть использовано в прикладной электрохимии, металлургии, энергетике, автомобилестроении и других отраслях для определения содержания кислорода в жидких и газовых средах
Изобретение относится к высокотемпературным электрохимическим устройствам (ЭХУ) с твердым электролитом, таким как электрохимические генераторы (топливные элементы), электролизеры, конвертеры, кислородные насосы и т.п
Изобретение относится к твердооксидным топливным элементам (ТОТЭ)
Изобретение относится к способу получения кислородпроводящей керамики на основе галлата лантана, относится к химическому синтезу веществ, к самораспространяющемуся высокотемпературному синтезу с использованием этиленгликоля, точнее к синтезу твердых электролитов на основе галлата лантана
Изобретение относится к высокотемпературных электрохимическим устройствам с твердым электролитом
Изобретение относится к трубчатым высокотемпературным электрохимическим устройствам
