Полые неорганические мембраны, полученные электроосаждением металла или композиционного материала - RU2004125150A

Реферат

1. Способ изготовления полого неорганического электрода для топливного элемента на основе твердых окислов, включающий:

(a) осаждение материала электрода на электропроводящем горючем сердечнике, при этом материал электрода включает металл, проводящий электроны, и керамические частицы, проводящие ионы, причем, по меньшей мере, металл осаждается методом электроосаждения;

(b) сушку сердечника, содержащего осажденный материал электрода; и

(c) спекание сердечника, содержащего осажденный материал электрода, вызывающее сгорание сердечника и образование при этом полого электрода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что керамические частицы осаждаются совместно с металлом на сердечнике методом электроосаждения композиционного материала с образованием однослойного электрода.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют керамические частицы, проводящие и электроны, при этом вначале металл осаждается на сердечнике методом электроосаждения с образованием слоя металла, затем на слой металла осаждаются методом электрофоретического осаждения керамические частицы с образованием керамического слоя и получением двухслойного электрода.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вначале на сердечнике осаждается методом электрофоретического осаждения часть металла с образованием слоя металла, затем на слой металла осаждаются часть металла и керамические частицы методом электроосаждения композиционного материала или методом электрофоретического осаждения с образованием слоя металлокерамики, при этом получается двухслойный электрод.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что материал электрода включает горючие частицы, которые осаждаются на проводящем сердечнике методом электроосаждения и сгорают во время спекания, что приводит к получению пористого электрода.

6. Способ по п.1, дополнительно включающий нанесение маскировочного материала на горючий сердечник до стадии осаждения и удаление маскировочного материала после стадии осаждения, при этом получается структура электрода, содержащая отверстия, соответствующие участкам, содержавшим маскировочный материал, и эти отверстия предназначены для прохождения реагента через электрод.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что сердечник изготовлен из гибкого материала и после электроосаждения и перед спеканием электроду придают необходимую форму.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что электроду придают одну из форм из группы: U-образной формы, змеевидной формы или формы катушки или комбинации указанных форм.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что электрод является анодом и металл выбирают из группы, включающей никель, медь, палладий, хром, платину, золото, серебро и/или их сплавы.

10. Способ по п.1, дополнительно включающий после сушки и до спекания присоединение керамического электролита к внешней поверхности электрода методом электрофоретического осаждения керамических частиц на электрод.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что частицы керамического электролита представляют собой стабилизированный иттрием диоксид циркония.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что сердечник выполнен из материала, выбранного из группы, включающей углеродное волокно, пучок углеродных волокон, углеродный жгут или углеродный пруток.

13. Способ по п.5, отличающийся тем, что пористость электрода регулируется одним или несколькими параметрами, выбранными из продолжительности и температуры стадии спекания, размера частиц, распределения частиц по размерам и/или площади поверхности горючих частиц, толщины электрода или среды, в которой проводят спекание.

14. Способ по п.5, отличающийся тем, что горючие частицы выбирают из группы, состоящей из углерода, углеродной сажи, графита и органических и полимерных соединений.

15. Способ изготовления полого топливного элемента на основе твердых окислов, включающий:

(a) изготовление внутреннего электрода путем осаждения материала внутреннего электрода на электропроводящий горючий сердечник, при этом материал внутреннего электрода включает проводящий электроны металл и проводящие ионы керамические частицы, причем, по меньшей мере, металл осаждается методом электроосаждения;

(b) изготовление керамического электролита методом электрофоретического осаждения керамического материала на внешнюю поверхность внутреннего электрода;

(c) сушку внутреннего электрода и электролита;

(d) спекание внутреннего электрода и электролита при условиях, обеспечивающих выгорание сердечника;

(e) изготовление внешнего электрода путем прикрепления проводящего электроны и ионы материала электрода к внешней поверхности электролита, при этом материал внешнего электрода включает горючие частицы и частицы, содержащие керамику; и

(f) спекание внутреннего электрода, электролита и внешнего электрода при условиях, достаточных для сгорания горючих частиц, при этом образуется полая структура топливного элемента, содержащая пористый внешний электрод.

16. Способ по п.15, дополнительно включающий между стадиями (а) и (b) спекание сердечника, несущего внутренний электрод, при условиях, необходимых для сгорания сердечника.

17. Способ по п.15, отличающийся тем, что керамические частицы осаждаются совместно с металлом на сердечнике методом электроосаждения композиционного материала с образованием однослойного электрода.

18. Способ по п.15, отличающийся тем, что на стадии (а) керамические частицы проводят также электроны, вначале металл осаждается на сердечнике методом электроосаждения с образованием слоя металла, затем на слой металла осаждаются методом электрофоретического осаждения керамические частицы с образованием керамического слоя, при этом получается двухслойный электрод.

19. Способ по п.15, отличающийся тем, что на стадии (а) вначале на сердечнике осаждается методом электрофоретического осаждения часть металла с образованием слоя металла, затем на слой металла осаждаются часть металла и керамические частицы методом электроосаждения композиционного материала или методом электрофоретического осаждения с образованием слоя металлокерамики, при этом получается двухслойный электрод.

20. Способ изготовления полой неорганической мембраны, включающий:

(a) электроосаждение неорганического материала, который включает электропроводящий металл, на электропроводящий горючий сердечник;

(b) сушку сердечника, несущего осажденный неорганический материал; затем

(c) спекание сердечника, несущего осажденный неорганический материал, так что сердечник выгорает и при этом образуется полая неорганическая металлсодержащая мембрана.

21. Способ по п.15, отличающийся тем, что материал включает также керамические частицы, которые осаждаются совместно с металлом на сердечнике методом электроосаждения, при этом образуется полая неорганическая металлокерамическая мембрана.

22. Способ по п.20, отличающийся тем, что материал включает также горючие частицы и спекание мембраны приводит к выгоранию горючих частиц, при этом образуется полая пористая неорганическая мембрана.

23. Способ по п.20, отличающийся тем, что он дополнительно включает после электроосаждения и перед спеканием электрофоретическое осаждение керамических частиц на металлсодержащую мембрану с образованием мультимембранной полой структуры, содержащей внутреннюю металлсодержащую мембрану и внешнюю керамическую мембрану.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что горючие частицы электрофоретически осаждаются совместно с керамическими частицами на металлсодержащую мембрану и спекание мультимембранной структуры приводит к выгоранию электрофоретически осажденных горючих частиц, при этом образуется мультимембранная структура, содержащая пористую внутреннюю мембрану и наружную мембрану.

25. Способ по п.20, отличающийся тем, что сердечник изготовлен из гибкого материала и после электроосаждения и перед спеканием электроду придают подходящую форму.

26. Способ по п.25, отличающийся тем, что электроду придают одну из форм из группы: U-образной формы, змеевидной формы или формы катушки или комбинации указанных форм.

27. Способ по п.20, отличающийся тем, что металл выбран из группы, включающей никель, медь, палладий, хром, платину, золото, серебро и/или их сплавы.

28. Способ по п.21, отличающийся тем, что частицы керамического электролита представляют собой стабилизированный иттрием диоксид циркония.

29. Способ по п.20, отличающийся тем, что сердечник выполнен из материала, выбранного из группы, включающей углеродное волокно, пучок углеродных волокон, углеродный жгут или углеродный пруток.

30. Способ по п.20, отличающийся тем, что пористость электрода регулируется одним или несколькими параметрами, выбранными из продолжительности и температуры стадии спекания, размера частиц, распределения частиц по размерам и/или площади поверхности горючих частиц, толщины электрода или среды, в которой проводят спекание.

31. Способ по п.22, отличающийся тем, что горючие частицы выбраны из группы, состоящей из углерода, углеродной сажи, графита и органических и полимерных соединений.

32. Полый топливный элемент на основе твердых окислов, включающий:

(a) сформованный методом электроосаждения внутренний электрод, состав которого включает проводящий электроны металл и проводящий ионы керамический материал;

(b) непористый электролит, осажденный электрофоретическим методом на внутренний электрод и имеющий состав, который включает проводящий ионы керамический материал; и (с) внешний электрод, прикрепленный к наружной поверхности электролита и имеющий состав, который включает электро- и ионопроводящий материал, содержащий керамику.

33. Топливный элемент по п.32, отличающийся тем, что внутренний электрод содержит один слой металлокерамики, включающий металл и керамический материал.

34. Топливный элемент по п.32, отличающийся тем, что керамический материал внутреннего электрода является также проводящим электроны и внутренний электрод содержит внутренний слой металла и внешний керамический слой, прикрепленный к наружной поверхности внутреннего металлического слоя.

35. Топливный элемент по п.32, отличающийся тем, что внутренний электрод содержит внутренний слой металла и внешний металлокерамический слой, прикрепленный к наружной поверхности внутреннего металлического слоя.

36. Топливный элемент по п.32, отличающийся тем, что он имеет одну из форм, выбранных из U-образной, змеевидной или формы катушки, или комбинацию указанных форм.

37. Топливный элемент по п.32, отличающийся тем, что металл внутреннего электрода выбран из группы, включающей никель, медь, палладий, хром, платину, золото, серебро и/или их сплавы.

38. Топливный элемент по п.32, отличающийся тем, что керамический материал электролита представляет собой стабилизированный иттрием диоксид циркония.

39. Топливный элемент по п.32, отличающийся тем, что керамический материал наружного электролита представляет собой манганат лантана/стронция.

40. Полая неорганическая многослойная структура мембраны, содержащая:

(a) полую полученную электроосаждением внутреннюю мембрану, состав которой включает металл и

(b) внешнюю мембрану, электрофоретически осажденную на внутреннюю мембрану и имеющую состав, который включает керамический материал.

41. Структура по п.40, отличающаяся тем, что она имеет одну из следующих форм: U-образную, змеевидную или геликоидальную, или комбинацию этих форм.

42. Структура по п.40, отличающаяся тем, что металл во внутренней мембране выбран из группы никеля, меди, палладия, хрома, платины, золота, серебра и/или их сплавов.

43. Структура по п.40, отличающаяся тем, что керамический материал внешней мембраны включает стабилизированный иттрием диоксид циркония.