Способ жидкофазного синтеза наноструктурированного керамического материала в системе CeO2 - Sm2O3 для создания электролита твердооксидного топливного элемента
ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОЛИТЫ ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ ОКСИДЫ ЦЕРИЯ, САМАРИЯ ЖИДКОФАЗНЫЙ СИНТЕЗ
Изобретение относится к современным материалам для электрохимических генераторов энергии. Перспективными среди них являются твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ). Способ осуществляют путем выбора в качестве исходных реагентов азотнокислых солей церия Се(NO3)3•6H2O и самария Sm(NO3)3•6H2O, из которых приготавливают растворы с концентрацией ~0,5 М. Полученные растворы смешивают с учетом заданного стехиометрического соотношения оксидов и выпаривают на водяной бане в течение 3 ч до образования пересыщенного раствора, который охлаждают при температуре 3-5°С, после чего кристаллогидрат подвергают ультразвуковой обработке в течение 30 мин. Синтезированный порошок твердого раствора состава (CeO2)0.98(Sm2O3)0.02, (CeO2)0.95(Sm2O3)0.05 и (CeO2)0.90(Sm2O3)0.10 подвергают термообработке при 600°С, затем методом одноосного холодного прессования при давлении 150 МПа формуют компакты, которые обжигают при температуре 1300°С в трубчатой печи с изотермической выдержкой в 2 часа и скоростью нагрева - 350-400°/ч. Технический результат - разработка перспективной технология жидкофазного синтеза керамики состава (CeO2)0.98(Sm2O3)0.02, (CeO2)0.95(Sm2O3)0.05 и (CeO2)0.90(Sm2O3)0.10 для получения твердого электролита на основе диоксида церия для твердооксидных топливных элементов.
Топливные элементы имеют огромную область применения – от аккумуляторов в портативных электронных устройствах до крупномасштабного производства электроэнергии и автономного ее использования (например, на удаленных районах Крайнего Севера). Энергоустановки на основе топливных элементов экономичнее традиционных почти в два раза. Их КПД может достигать 85 %, а количество вредных выбросов почти в 100 раз ниже из-за отсутствия непосредственного химического контакта топлива с окислителем . Полученные керамические материалы  по своим механическим (открытая пористость, плотность, микротвердость) и электрофизическим (величина, тип и механизм электропроводности) свойствам перспективны в качестве твердооксидных элетролитных материалов  и могут быть рекомендованы для использования в качестве электролита для ТОТЭ.
Ольга
Шилова
Алексеевна
главный научный сотрудник
Доктор химических наук
Профессор
B-1836-2014
67018889180
56716
0000-0002-3856-9054
РОССИЯ
Ирина
Кручинина
Юрьевна
директор
РОССИЯ
31.17.15
Неорганическая химия
31.15.33
Электрохимия
31.15.19
Химия твердого тела
02.04.II
ENGINEERING, CHEMICAL
02.05.PK
MATERIALS SCIENCE, CERAMICS
02.07.ID
ENERGY & FUELS
Марина
Калинина
Владимировна
Планирование эксперимента, обсуждение и оформление результатов. Написание патента.
РОССИЯ
Надежда
Федоренко
Юрьевна
Проведение синтеза порошков и керамики
РОССИЯ
Дарья
Дюскина
Андреевна
Проведение комплекса экспериментальной работы, обсуждение и оформление результатов.
РОССИЯ
Ольга
Шилова
Алексеевна
Руководство научной темой, помощь в интерпретации результатов
РОССИЯ
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
1187746579690
Организация
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральные государственные казенные учреждения
ИХС РАН
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук
1037800041399
Организация
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральные государственные бюджетные учреждения