Новочеркасские химики считают, что за энергоустановками на твердооксидных топливных элементах (ТОТЭ) — будущее. Их можно использовать как независимые источники энергии: например, для домов, заводов, в составе гибридных энергосистем. Еще с их помощью можно развивать трубопроводную сеть и утилизировать газы на нефтяных месторождениях. Плюс ТОТЭ в том, что они работают на разном топливе — на природном газе, пропан‑бутане, дизельном топливе, бензине или даже неочищенном водороде.
Есть у таких установок и проблема: они служат недолго, потому что быстро ломаются отдельные детали — токовые коллекторы из нержавеющей стали. Как сообщила пресс-служба Минобрнауки РФ порталу Наука Mail, ученые решают эту задачу: наносят на коллекторы специальные защитные покрытия — так детали служат дольше.
«Мы занимаемся подбором этих составов и разрабатываем оптимальные методы их нанесения. Для этого не требуются ни драгоценные, ни редкоземельные металлы: мы используем соединения кобальта, марганца — доступные и экологичные. Преимущество нашей технологии — ее одностадийность. Современные зарубежные аналоги предполагают несколько стадий нанесения таких покрытий с высокотемпературным обжигом, мы же формируем покрытие заданного состава электрохимически, в течение 40−50 минут», - Анна Храменкова, руководитель проекта к.т.н., доцент ЮРГПУ (НПИ).
Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда. Результаты совместной работы ученых Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) им. М. И. Платова и Института физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна РАН (ИФТТ РАН), а также Балтийского федерального университета им. И. Канта опубликованы в международном журнале Ceramics International.
Источник: Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М. И. Платова
Коллектив исследователей из ЮРГПУ (НПИ) разработал технологию синтеза и нанесения на токовые коллекторы защитных покрытий на основе кобальт-марганцевой шпинели, их коллеги из ИФТТ РАН провели испытания полученных образцов покрытий в условиях, близких к реальной эксплуатации твердооксидных топливных элементов: в воздушной атмосфере, при рабочей температуре и токовой нагрузке, в контакте с материалом катода ТОТЭ на протяжении более 2 500 часов (более ста дней). Важным этапом работы также стал рентгенофазовый анализ, проведенный в ИФТТ РАН, который позволил ученым заглянуть в атомную структуру материала и подтвердить успешное формирование защитной шпинели.
Вклад группы ученых БФУ им. И. Канта заключался в метрологической аттестации функциональных слоев: бесконтактная 3D-профилометрия позволила с высочайшей достоверностью определить параметры рельефа, что стало фундаментом для прогнозирования свойств новых покрытий.
«С помощью методов бесконтактной профилометрии мы изучили, как микрорельеф стальной подложки влияет на закрепление защитных шпинелей. Эти данные легли в основу оптимизации электрохимического синтеза, проводимого в ЮРГПУ (НПИ), и позволили гарантировать долговечность защитных слоев в экстремальных условиях работы топливных элементов», - Иван Лятун, исследователь МНИЦ «Когерентная рентгеновская оптика» БФУ им. И. Канта.
