В настоящее время стремительно растет потребление электроэнергии, а традиционные способы ее производства по типу электромеханических преобразователей не дают достаточную автономность и производительность. Поэтому встает острая потребность в автономных альтернативных источниках энергии. Одним из перспективных направлений являются твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ), в которых энергия топлива в результате химической реакции переходит в электрическую. По сравнению с обычными электромеханическими преобразователями они показывают гораздо более высокий КПД, который достигает 75 %. При этом ТОТЭ обеспечивают бесшумность работы, экологичность за счет отсутствия выбросов в атмосферу, долгосрочную стабильность и надежность, а также возможность производить энергоустановки очень высокого диапазона мощности за счет использования однотипных элементов. ТОТЭ в настоящее время уже используются во многих областях: в транспорте, в частности в электромобилях на водородном топливе; в вахтовых поселках, когда в отдаленных населенных пунктах одна установка обеспечивает электричеством целый вахтовый поселок, мощность установки может достигать 10 000 кВт в час; в портативных источниках тока; в коммунальном хозяйстве; в катодной защите на газопроводе. Твердый электролит являются основой ТОТЭ, поэтому эффективность его работы во многом зависит от характеристик твердого электролита. В данной работе рассмотрены физико-химические закономерности синтеза порошков на основе ZrO2 с комплексной стабилизирующей добавкой из оксидов иттрия и скандия, обладающих свойствами, необходимыми для спекания и создания плотной структуры твердого электролита и достижения высоких значений ионной проводимости. Проведен сравнительный анализ исходных порошков, полученных тремя разными способами химического осаждения. Исследована ионная проводимость твердого электролита в зависимости от способа получения и состава исходного материала. Экспериментально показано влияние способа химического осаждения и вводимых стабилизирующих добавок на конечные свойства твердого электролита.
Now promptly electricity consumption grows, and traditional ways of electricity generation as electromechanical converters do not give sufficient autonomy and productivity. Therefore, there is sharp need for autonomous alternative energy sources. One of the perspective directions are solid oxide fuel cells (TOTE) in which energy of fuel as a result of chemical reaction passes into electric. In comparison with normal electromechanical converters, they show much higher efficiency which reaches 75%. At the same time TOTE provide noiselessness of work, environmental friendliness due to lack of atmospheric emissions, long-term stability and reliability, and also opportunity to make power stations of very high range of power due to use of the same elements. TOTE are already used in many areas now: in transport, in particular in electric vehicles on hydrogen fuel; in working camps when in the remote human settlements one installation provides with electricity the whole working camp, plant capacity can reach 10 000 kW an hour; in portable sources of current; in municipal services; in the cathode protection on the gas pipeline. Solid electrolyte are TOTE basis therefore efficiency of its work in many respects depends on characteristics of solid electrolyte. In this work physical and chemical patterns of synthesis of powders on the basis of ZrO2 with the complex stabilizing additive from the yttrium oxides and scandium having the properties necessary for agglomeration and creation of dense structure of solid electrolyte and obtaining high values of ionic conduction are considered. Comparative analysis of the initial powders received by three different ways of chemical precipitation is carried out. Ionic conduction of solid electrolyte depending on way of receiving and structure of starting material is investigated. Influence of way of chemical precipitation and the entered stabilizing additives on final properties of solid electrolyte is experimentally shown.