Дифузійні процеси між бар’єрним катодним шаром і електролітом твердооксидної паливної комірки

Abstract

Досліджено вплив відновного і окисного середовищ на взаємну дифузію хімічних елементів між бар’єрним (захисним) катодним шаром (Се, Gd)О₂–d і електролітом YSZ твердооксидної паливної комірки під час відпалу при 1400°С. За результатами аналізу розподілу хімічних елементів у відпалених зразках встановлено, що Ce та Gd під час відпалу у відновному середовищі інтенсивніше дифундують в електроліт, ніж Zr з електроліту до захисного шару. Порівняно з окисним середовищем (повітрям), у відновному (воденьвмісному) взаємна дифузія елементів Ce, Gd та Zr значно інтенсивніша, а глибина їх проникнення більша у 1,5–3 рази

Исследовано влияние восстановительной и окислительной сред на взаимную диффузию химических элементов между барьерным (защитным) катодным слоем (Се, Gd)О₂–d и электролитом YSZ твердооксидной топливной ячейки во время отжига при 1400°С. На основании анализа распределения химических элементов в отожженных образцах установлено, что Ce и Gd при отжиге в восстановительной среде более интенсивно диффундируют в електролит, чем Zr из электролита в защитный слой. По сравнению с окислительной средой (воздухом), в восстановительной (водородсодержащей) взаимная диффузия элементов Ce, Gd и Zr более интенсивная, а глубина их проникновения больше в 1,5–3 раза.

The influence of reducing and oxidizing media on mutual diffusion of chemical elements between (Се, Gd)О₂–d barrier (protective) cathode layer and YSZ electrolyte of a solid oxide fuel cell during annealing at a temperature of 1400°С was investigated. Using the energy dispersive X-ray spectroscopy of the annealed specimens it was established that during annealing in reducing medium, Ce and Gd were diffusing into the electrolyte more intensively than Zr from the electrolyte into the protective layer. Mutual diffusion of Ce, Gd, and Zr was more intensive in reducing (hydrogenous) medium and their penetration depth was 1.5–3 times higher as compared with the oxidizing one (air).