Сотрудники Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН и Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН представили новую технологию создания пленочных твердых электролитов для современных топливных элементов, сообщает Российский научный фонд.

Один из источников экологически чистой энергии будущего — водород. Во всем мире ведутся интенсивные научные исследования и опытно-конструкторские работы для создания устройств водородной энергетики. Твердооксидные топливные элементы, представляющие собой электрохимические генераторы энергии с высоким коэффициентом полезного действия, являются наиболее стремительно совершенствующимся видом таких устройств.

Главное ограничение в использовании топливных элементов этого типа — это высокие рабочие температуры порядка 700-1000°С. Решение этой проблемы требует разработки пленочных (планарных) среднетемпературных твердых электролитов с высокой кислородной проводимостью, позволяющих снижать рабочие температуры топливных элементов без ухудшения мощностных показателей.

Ученые ИОНХ РАН совместно с коллегами из ИФХЭ РАН создали новую технологию получения планарных твердых электролитов на основе оксидов церия и самария для современных среднетемпературных твердооксидных топливных элементов с применением микроэкструзионной печати высокого разрешения.

«Нами был применен гидротермальный метод синтеза, при варьировании параметров которого нам удалось получить иерархически организованные наноструктурированные порошки, состоящие из частиц в виде стержней, нанолистов и микросфер, которые далее использовались для создания функциональных чернил, подходящих для микроэкструзионной печати планарных электролитов. Полученные таким образом покрытия обладают высокой электропроводностью, что позволяет рассматривать их в качестве перспективных твердых электролитов для топливных элементов, функционирующих в интервале температур 400-600°С. Нам также удалось показать, что микроэкструзионная печать может быть эффективно использована при автоматизированном формировании неорганических планарных твёрдых электролитов различной геометрии, а также имеет перспективы масштабирования при полностью аддитивном формировании ячеек топливных элементов», — рассказала научная сотрудница Лаборатории химии легких элементов и кластеров ИОНХ РАН Татьяна Симоненко.

Исследование поддержано грантом Российского научного фонда, доклад научной команды опубликован в журнале Ceramics International. 

Источник