Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка новых материалов для мембран в твердооксидных топливных элементах

ФИО: Серяков С.В.

Направление: Современные материалы и технологии их создания (У.М.Н.И.К.)

Научный руководитель: д.т.н. Ломонова Е.Е., д.ф.-м.н., проф. Бублик В.Т.

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Материаловедения полупроводников и диэлектриков

Академическая группа: аспирант

Кристаллические материалы с высокими механическими характеристиками и повышенной ионной проводимостью представляют значительный интерес, как с научной, так и с практической точки зрения. Актуальность создания таких материалов определяется перспективами их использования в качестве кислородо-обменных мембран в твердооксидных топливных элементах (ТОТЭ). Важными преимуществами ТОТЭ по сравнению с другими типами топливных элементов являются гибкость в выборе топлива, способность работать с обычным углеводородным топливом, почти полное отсутствие благородных металлов, а также то, что они генерируют не только электроэнергию, но и высокопотенциальное тепло. На сегодняшний момент ниша электрохимических генераторов на ТОТЭ в малой или распределенной энергетике видится в сегменте мощностей – от сотен Вт до сотен кВт. Чтобы ТОТЭ стали экономически конкурентоспособными на рынке, необходимо преодолеть ряд проблем, обуславливающих высокую стоимость этих источников и недостаточно большой ресурс их работы. Разработка перспективных методов синтеза материалов, а также дешевых технологий формирования из них тонких газоплотных твердых электролитов с высокой ионной проводимостью существенно расширит возможность изготовления ТОТЭ оптимальных конструкций для различных коммерческих применений.

В настоящее время основой ТОТЭ является керамическая заготовка – твердый электролит из полностью стабилизированного диоксида циркония пробирочного или планарного типа. Но при получении материалов в виде монокристаллов, можно исключить влияние на электрофизические характеристики размеров зерен, проводимости по границам зерен, изменения этих характеристик в условиях высоких температур. Поэтому настоящая работа направлена на разработку новых монокристаллических газонепроницаемых твердых электролитов на основе диоксида циркония для изготовления электролитических мембран топливных элементов и включает в себя: синтез и исследование физико-химических свойств монокристаллов твердых растворов на основе диоксида циркония в широком диапазоне составов для выбора оптимизированных составов монокристаллов.