Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии, создание пилотных образцов и подготовка производственной базы для выпуска портативных источников тока на базе топливных элементов.

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Выполнение этапа проекта
Проект
02.467.11.5003
Организация
Ассоциация "АСПЕКТ"

Создание отечественных технологий, конструкций и опытного производства портативных источников тока на базе топливных элементов.

Соисполнители

Организация
АО "Тензор"
Организация
ООО "НПП "Литий"
Организация
ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ"
Организация
ИПТМ РАН
Организация
ИПХФ РАН
Организация
ИФХЭ РАН
Организация
ИНХС РАН

Этапы проекта

1
11.04.2005 - 30.06.2005
2
01.07.2005 - 09.12.2005
Краткое описание выполненных работ: осуществлена оптимизация пористой структуры мембраны-анода и массообменной схемы на основе экспериментального цикла измерений массообменных характеристик по топливу и селективному газопереносу. Изготовлены лабораторные образцы градиентно-пористых матриц для электрохимических испытаний.
Разработана технология получения кислых гелеобразных электролитов и проведена её оптимизация. Проведены измерения удельной протонной проводимости в зависимости от влажности и температуры. Изготовлены высокотехнологичные компоненты ПТЭ и разработана технология их сборки. Разработана конструкция испытательного стенда, изготовлены его узлы и проведена сборка испытательного стенда и ячейки ПТЭ. Проведены экспериментальные исследования и установлены пооперационные технологические стадии процесса получения матричных наноструктур с управляемыми толщинами слоев, пористостью и размерами пор. Разработан технологический процесс и получены экспериментальных образцы градиентно-пористых матричных наноструктур.
Определены вольтамперные характеристики в различных режимах. Проведена оценка мощностных и энергетических характеристик, а также оценка необходимости дополнительного увлажнения мембраны ПТЭ. Изучен процесс пропитки и последующей полимеризации винилсульфоновой кислоты на матрице пористых керамик. Изготовлены макеты и проведены пробные испытания макетов ТЭ на основе системы «водород- кислород воздуха» (единичный топливный элемент). Проведены монтаж оборудования и освоение программного обеспечения тестовой станции испытаний топливных элементов. Разработан, выпущен и согласован комплект конструкторской документации на технологический стенд для изготовления градиентно-пористых наноструктур с управляемыми толщинами слоев, пористостью и размерами пор. Проведен анализ методов измерений и подготовлена экспериментальная база для выполнения работ по утвержденным темам.
Развернуть
3
01.01.2006 - 30.06.2006
Определены оптимальные конструкционные и основные технические параметры получаемых градиентно-пористых матриц для ПТЭ; выбраны перспективные градиентно-пористые матрицы и осуществлена их лабораторная наработка для испытаний в реальной конструкции новых ПТЭ; исследованы различные способы введения геля в градиентно-пористую матрицу; выбран наиболее технологичный способ и проведена оптимизация технологии; проведено исследование адгезии твердого электролита к материалу матрицы; измерена газопроницаемость готовых мембран; проведены испытания эффективности в зависимости от степени заполнения и способа введения; проведены экспериментальные исследования газопроницаемости, эффекта кроссовера и измерение протонной проводимости в зависимости от степени заполнения; проведены анализ физических процессов формирования непрерывной сетки протонпроводящих каналов и расчет величины степени заполнения и оптимального распределения пор по размерам; внесены изменения в технологию изготовления компонентов топливного элемента, его конструкцию и технологию сборки с целью достижения максимальных параметров работы топливного элемента; выпущен технологический регламент с оформлением технологических карт, разработана и согласована программа испытаний градиентно-пористых матричных наноструктур, отработаны режимы технологического процесса; разработаны рекомендации к структуре трехслойной сборки (мембранно-электродного блока); измерена пористость и характеристики гидрофобно-гидрофильных свойств углеродной бумаги и всего газодифффузионного электрода; разработана технология изготовления электродов для макетов ПТЭ (напыления катализаторов, нанесенных на углеродный носитель и его совместного прессования с газодиффузионным слоем на композитную мембрану ПТЭ);
Развернуть
4
01.07.2006 - 31.10.2006
определены области составов полимерного твердого электролита и варьирования технологии получения и пропитки градиентно-пористых матриц для получения эффективных мембран для водородного топливного элемента; проведено обоснование выбора оптимального состава гель электролита,
технологии пропитки, геометрических характеристик мембраны; приготовлены образцы мембран для испытаний; измерена проводимость экспериментальных образцов мембран;
проведены испытания экспериментальных высокотехнологичных компонентов ПТЭ для определения ресурса и стабильности параметров; осуществлён выпуск опытной партии градиентно-пористых матричных наноструктур с заданными характеристиками по согласованному с «Приборным заводом «Тензор» и НПП «Литий» технологическому процессу; изготовлены и испытаны мембранно-электролитные сборки ПТЭ; разработана методика изготовления мембранно-электролитного блока; разработаны рекомендации на создание батареи ПТЭ для мощностей в диапазоне 2-25 Вт; проведены испытания макетов топливных элементов на основе системы «водород- кислород воздуха» (единичный топливный элемент) на основе наилучших композиций градиентно-пористой керамической матрицы с ионпроводящими электролитами; осуществлён ввод в эксплуатацию технологического стенда для изготовления градиентно-пористых наноструктур для ПТЭ; осуществлена поставка опытных образцов наноструктур на предприятия «Тензор» и «Литий»; разработана программа и проведены комплексные испытания; проведены исследования на стенде по темам работ молодых ученых, аспирантов и студентов; выполнены экспериментальные работы и проведён анализ полученных результатов; заслушаны результаты работ молодых ученых на научном семинаре; выполнена научно-исследовательская и учебно-исследовательская работа аспирантов и студентов; изготовлены и протестированы опытные образцы ПТЭ; разработана программа испытаний опытной партии ПТЭ; проведён анализ результатов и определены объекты защиты прав интеллектуальной собственности; выпущен итоговый отчет по результатам выполнения работ; осуществлена систематизация сведений о результатах интеллектуальной деятельности в рамках комплексного проекта. В инициативном порядке разработан проект Технических условий на ПТЭ.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы

Программное мероприятие

1.2 Проблемно-ориентированные поисковые исследования фундаментального характера
Тема
Разработка технологии, создание пилотных образцов и подготовка производственной базы для выпуска портативных источников тока на базе топливных элементов.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
60 млн
Количество заявок
6
Тема
Разработка технологии подготовка серийного выпуска портативных автономных зарядных устройств на основе щелочных топливных элементов с градиентно-пористыми структурами.
Продолжительность работ
2007 - 2009, 25 мес.
Бюджетные средства
105 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка технологий автономных и резервных источников энергии на основе необратимых и регенерируемых генераторов водорода и топливных элементов
Продолжительность работ
2007 - 2008, 15 мес.
Бюджетные средства
24 млн
Количество заявок
5
Тема
Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований в области создания энергоэффективных компактных источников тока мощностью не менее 50 Вт на основе твердополимерных топливных элементов.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 15 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
3
Тема
Разработка и создание опытно-промышленного производства энергетических установок на топливных элементах (твердополимерных и твёрдооксидных) для автономной резервной и аварийной энергетики
Продолжительность работ
2007 - 2009, 26 мес.
Бюджетные средства
240 млн
Количество заявок
2