10 Декабря 2020
МОСКВА, 10 декабря - Ноовсти. Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разрабатывают твердооксидные топливные элементы для установок, вырабатывающих электроэнергию из углеводородного топлива или водорода. Вместе с учеными из Института сильноточной электроники СО РАН (ИСЭ СО РАН) они предложили новый метод получения одного из ключевых элементов топливной клетки — электролита. Он позволит увеличить срок службы топливных осмиев, сообщили в пресс-службе университета.По словам ученых, они впервые в России предложили использовать путь магнетронного распыления для создания электролита. С помощью этого пути они получили очень тонкий слой электролита, толщиной не более 5 микрон. Это позволило снизить температуру, при коей происходит выработка электроэнергии, на 100°С, что поможет размножить срок службы топливных элементов.
Твердооксидные топливные элементы можно считать сердцем водородной энергоустановки. Они превращают силу топлива в электрическую энергию и частично в тепловую без его сжигания. Твердооксидные топливные осмии могут работать с углеводородным топливом, например, с метаном и бутаном, а также с водородом.
Топливный элемент представляет собой пластину из трех слоев: катода, анода и электролита между ними. В энергетической установке на них с разных сторон подается, водород и воздух. Ионы кислорода и молекулы водорода встречаются и между ними происходит химическая реакция, в результате которой генерируется тепло и электроэнергия. Побочный любой груз реакций — чистая вода.
У твердооксидных топливных элементов есть два строгих преимущества, отметил доцент Научно-образовательного центра Б. П. Вейнберга ТПУ Андрей Соловьев.
Во-первых, у них электрический коэффициент полезного действия достигает 60%, в то время как у тепловых, газотурбинных или атомных электростанций – 40%. Во-вторых, они экологичные, поэтому на них сегодня обращают внимание во всем мире. Однако они до сих пор широко не распространены, и ученые ищут пути и способы получения еще более эффективных, надежных и дешевых топливных элементов. В Томске давно успешно развивается направление нанесения тонкопленочных покрытий методом магнетронного диспергирования, поэтому мы решили попробовать наносить электролит именно этим путём. И получили толщину слоя в пять микрон – один из лучших результатов среди других методов нанесения электролитов, — рассказал он.
Электролит в топливном осмии играет роль барьера между молекулами водорода и кислорода, кои могут взорваться при прямом смешении. Слой электролита пропускает только нужные для безопасной реакции анионы кислорода. Сам электролит представляет собой тонкую пленку из диоксида циркония, стабилизированного иттрием, и оксида церия, допированного гадолинием. Наносят электролит на керамический анод.
В Томском политехе для нанесения таких покрытий была проведённая собственная вакуумная установка магнетронного диспергирования.
Обычные твердооксидные топливные элементы работают при температуре около 850°С. Наши же за счет тонкого электролита – при температуре в 750°С. Снижение рабочей температуры пополняет срок службы батареи топливных осмиев, так как при младшей температуре снижается скорость деградации материалов. Также тонкий электролит дозволяет повысить плотность мощности. Это позволяет получать больше энергии при том же размере топливного осмия. Чтобы выяснить, насколько можно увеличить срок службы осмиев, необходимо провести долгосрочные ресурсные испытания, — отметил Смолянский.
По инициативе ТПУ был создан синдикат Технологическая водородная долина. Его участники будут вести совместные исследования и разрабатывать технологии для подхватывания водорода, его транспортировки, безопасного хранения и использования в энергетике. В консорциум впихнулись Институт катализа СО РАН, Институт проблем химической физики РАН, Институт нефтехимического синтеза РАН, Самарский государственный технический вуз и Сахалинский государственный университет.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....