Регистрация / Вход
Прислать материал

Новые электродные материалы для твердооксидных топливных элементов, функционирующих с использованием углеводородных топлив

ФИО
Носкова Валентина Анатольевна
Электронная почта
7e658b733valyus.n@yandex.ru
Номинация
Материаловедение
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Материаловедения полупроводников и диэлектриков
ФИО научного руководителя
Доцент, к.ф.-м.н. Подгорный Д.А.
Академическая группа
ММП-15-1
Наименование тезиса
Новые электродные материалы для твердооксидных топливных элементов, функционирующих с использованием углеводородных топлив
Тезис

Одним из основных компонентов твёрдооксидных топливных элементов (ТОТЭ) является анод. Основными анодными материалами являются композиты, состоящие из никеля и стабилизированного диоксида циркония. Недостатком никельсодержащих анодов является низкая химическая и термомеханическая устойчивость никеля по отношению к окислению и быстрая деградация при использовании углеводородного или серосодержащего топлива. Поэтому одной из приоритетных задач при разработке технологий ТОТЭ является частичное или полное замещение никеля другими электрохимически активными компонентами.

Одним из материалов который удовлетворяет требованиям частичного никель-замещения является оксид железа Fe3-xNixO4 (x = 0.04 - 1.5) со структурой типа шпинели. Выбор объектов исследования обусловлен тем, что в анодных условиях ожидается образование оксида на основе FeO и/или никельсодержащей металлической фазы. Обе фазы обладают относительно высокой электропроводностью и каталитической активностью, в то время как наличие железа препятствует процессам зауглероживания.

Для оценки эффективности нового материала были исследованы некоторые свойства. По данным рентгенофазовогого анализа предел растворимости никеля в Fe3-xNixO4 на воздухе при температурах ниже 1200 оС составляет х ≈ 1. Коэффициенты термического расширения для разных составов керамических материалов составляют (11,8 – 14,2) × 10-6 К-1 в температурном интервале 897 – 1373 К при измерении в газовых атмосферах, соответствующих условиям стабильности шпинелей. Электронная проводимость имеет термически-активированный характер и составляет 46 См/м для Fe2.6Ni0.4O4 в аргоне. Наблюдаемые физико-химические свойства удовлетворяет требованиям, предъявляемым к компонентам ТОТЭ, что позволит конструировать и испытать модельные электрохимические ячейки с анодами на их основе.

Работа выполнена в г. Черноголовка в ИФТТ РАН. Научными руководителями являются: от организации к.х.н. Хартон В.В., от института - к.ф.-м.н., доцент Подгорный Д.А.