Похожий состав компонентов помог топливному элементу работать дольше
Ученые Уральского федерального университета и Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН разработали новую конструкцию твердооксидного топливного элемента. Она упростит производство энергии и повысит надежность водородных энергоустановок.
Специалисты впервые предложили изготовить анод, катод и электролит элемента из материалов с похожим составом. Обычно в элементах используют много функциональных слоев с разным химическим составом. В основе составляющих нового элемента — доступные металлы лантан и галлий. Одинаковый состав функциональных слоев повысил их сродство. Благодаря этому сильно уменьшилось их химическое взаимодействие. Это позволяет устройству функционировать дольше, чем аналоги, и оказывается проще в изготовлении: сокращается количество технологических операций и этапов высокотемпературной обработки.
Топливом для элемента служат водородосодержащие газы, создающие экстремальную восстановительную атмосферу (в которой мало кислорода). Испытания показали, что в таких условиях улучшенный элемент работает более 950 часов при температуре 800 градусов, демонстрируя минимальное ухудшение характеристик. Это говорит о высокой стабильности и долговечности элемента.
Предложенная нами концепция химического дизайна подразумевает не очень высокие пиковые мощности, но мы выигрываем во множестве других показателей: простота изготовления, низкий уровень брака, быстрый нагрев ячейки, стабильность работы элемента и другие.
Денис Осинкин
Старший научный сотрудник кафедры экономики природопользования Уральского федерального университета, заведующий лабораторией кинетики Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН
По словам Дениса Осинкина, улучшенный элемент, как и аналоги, может работать на газах, содержащих водород или моноксид углерода, — это, например, аммиак, биогаз, синтез-газ. Сегодня такие топливные элементы рассматривают как стационарные энергосистемы для отдаленных объектов, не связанных с центральной энергосетью и при этом близко расположенных к местам газодобычи или газотранспортировки.
