Tahkeoksiidkütuseelement on elektrokeemiline seade, mis võimaldab keemilise energia muundamist 
elektrienergiaks.
Tavaliselt töötavad tahkeoksiidkütuseelemendid temperatuurivahemikus 600 kuni 950 °C.
Nendel temperatuuridel on elektrolüüt, katood ja anood oksiidioonjuhid.
Kütuseelement vajab pidevat kütuse pealevoolu.
Kütus, milleks võib olla vesinik või metaan, juhitakse anoodile, kus see reageerib hapniku ioonidega.
Vabanenud elektronid kanduvad katoodile läbi välisahela.
Katoodil hapniku molekul adsorbeerub ja dissotsieerub adsorbeerunud hapniku aatomiteks.
Elektronide olemasolul adsorbeerunud hapniku aatom redutseerub oksiidiooniks.
Oksiidioonid liiguvad läbi elektrolüüdi katoodilt anoodile ja reageerivad seal vesinikuga.
Elektrolüüt on tahkeoksiidne keraamiline ioonjuhtmembraan.
Elektrolüütmaterjalil ei tohi olla elektronjuhtivust ja 
see peab olema gaasitihe.
Tüüpiline elektrolüüdimaterjal on üttriumstabiliseeritud tsirkooniumoksiid.
Katoodimaterjal peab olema hea elektron- ja oksiidioonjuht. Katoodil leiab aset hapniku redutseerumine
oksiidioonideks.
Tüüpiline katoodimaterjal on lantaan-strontsium-kobaltiit.
Anoodimaterjal peab olema hea katalüsaator, oksiidioon- ja elektronjuht ning ka poorne.
Sellised
omadused saavutatakse kui metalliline nikkel ja oksiidioonjuhist elektrolüüt segatakse.
Elektrokeemiline reaktsioon leiab aset kolme faasi kokkupuutepinnal.
Anoodi aktiivsus on suurel
määral defineeritud nii kolme faasi kokkupuutepinna pikkuse kui ka elektroodi poorsuse poolt.
Tahkeoksiidkütuseelemendi ühikrakk sisaldab kahte gaasikanalitega varustatud voolukollektorit, katoodi, 
anoodi ja elektrolüüti.
Voolukollektorid on tehtud spetsiaalterasest ja kaetud kaitsekihiga.
Tahkeoksiidelementide tootmiseks on kasutatud mitmesuguseid tehnoloogiaid.
Enimkasutatud tehnoloogiad
baseeruvad komponentide lintvalu ja siiditrüki meetoditel.
Esiteks oksiidipulbrid peenestatakse ja vajadusel segatakse.
Seejärel lisatakse orgaanilised solvendid, dispersandid, plastifikaatorid ja sideained. Saadud
elektrolüüdi ja anoodipastadest valmistatakse lintvalu meetodil õhukesed kihid.
Tüüpilised elektrolüüdimaterjalid on üttriumoksiidiga stabiliseeritud tsirkooniumoksiid,
skandiumoksiidiga stabiliseeritud tsirkooniumoksiid ja 
gadoliiniumoksiidiga dopeeritud tseeriumoksiid.
Pärast lintvalu meetodil valmistatud kihtide aeglast kuivatamist kihid lamineeritakse.
Selleks kihid vakumeeritakse plastkotti.
Selle demonstratsiooni käigus me lamineerime kihte kõrgendatud temperatuuril isostaatiliselt
pressides.
Tehniliselt on see sama, nagu panna vakumeeritud kihid meres 600 meetri sügavusele.
Selle protsessi tulemusena on kihid kokku kleebitud.
Pärast anoodi- ja elektrolüüdikihi lamineerimist kihid paagutatakse kõrgel temperatuuril 
vahemikus 1200 °C kuni 1500 °C.
Tahkeoksiidne anood-elektrolüüt laminaat kaetakse katoodiga kasutades siiditrüki meetodit.
Tüüpilised katoodimatejalid on lanataan-strontsium-kobaltiit ja lantaan-strontsium-manganiit 
kompleksoksiidid.
Pärast katoodikihi valmistamist viiakse läbi termiline töötlus.
Katoodikiht valmistatakse 
anoodi ja elektrolüüdikihtidest eraldi kuna vajab termilist töötlust madalamatel temperatuuridel.
Kui ühikrakud on valmis siis need pakitakse kokku nii, et ühikrakkude vahele jäävad gaasikanalitega 
vaheühendusplaadid.
Täiselemendi pinge moodustub pannes vajaliku arvu ühikrakke järjestikku.
Siin me oleme kokku pannud väikse demo-ühikraku.
Metaanileek kuumutab selle üles ja tagab kütuse voo anoodile.
Loomulikult, päris kütuseelemendis 
kasutatakse kütust efektiivsemalt.
Tahkeoksiidkütuseelement töötab temperatuuridel 600 kuni 950 °C.
Maksimaalne pinge oli 0.94V, mis on lähedal teoreetilisele väärtusele 
kahekambrilises ühikrakus.
Vool oli kuni 25 milliamprit.
Tahkeoksiidkütuseelemendi eeliseks on, et pole tarvis kasutada plaatina ja see süsteem on võimeline
lisaks vesinikule kasutama puugaasi, metaani ja teisi süsinikku sisaldavaid kütuseid.
Tahkeoksiidkütuseelemendi efektiivsus võib olla ligikaudu kuni 70%, mis on peaegu kahekordne 
klassikalise sisepõlemismootori efektiivsus.
Tahkeoksiidkütuseelementsüsteeme on arendatud rakendusteks väikese elektrijaamana, üksikmajapidamistes, 
rongides, laevadel ning autodes.
Jääktuuleenergiat saab salvestada vesinikus ning muundada see
tagasi elektriks kasutades tahkeoksiidkütuseelemente.
Tahkeoksiidkütuseelemendi anoodimaterjalide arendustöö on põhiliselt suunatud redoksstabiilsuse 
ja väävlitaluvuse parandamisele.
Uudsed täielikult oksiidse koostisega anoodid on arendamisel - 
näiteks lantaan-strontsion-kroom-manganiit ja lantaan-strontsium-titanaat.
Põhilised katoodiarendussuunad on hapniku elektroredutseerumise aktiivuse tõstmine ja 
elektroodi stabiliseerimine vee ja väävli mikrolisandite suhtes.
