Вакуумная установка для ионно-плазменного осаждения электролита твердооксидных топливных элементов.

Аннотация

Традиционными, хорошо изученными и широко применяемыми на практике методами формирования электролита твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) являются различные порошковые технологии. Несмотря на простоту и дешевизну, они имеют ограниченное применение в разработках, направленных на повышение удельной мощности ТОТЭ за счет минимизации толщины электролита. Перспективным решением этой проблемы является метод магнетронного осаждения тонких пленок. К его достоинствам можно отнести возможность регулирования различных параметров процесса осаждения, получения покрытий одинаковой толщины на подложках большой площади с необходимыми эксплуатационными характеристиками и структурой. В связи с этим была разработана автоматизированная вакуумная установка «Электролит 1.0» для нанесения тонкопленочного ZrO2:Y2O3 (YSZ) электролита и барьерного слоя Ce0,8Gd0,2O2 (GDC) на аноды ТОТЭ планарной конструкции методом реактивного дуального магнетронного распыления. В состав установки входят вакуумная камера, система безмасляной вакуумной откачки, системы охлаждения, газораспределения, позиционирования подложек, нагрева и контроля температуры, контроля толщины наносимых слоев, дуальные магнетронные распылительные системы с Zr/Y и Ce/Gd мишенями, источник ионов с закрытым дрейфом электронов, источники электропитания питания и система управления. Технологический процесс нанесения двухслойного электролита YSZǀGDC полностью автоматизирован.