Способ жидкофазного синтеза нанокерамических материалов в системе La2O3-Mn2O3-NiO для создания катодных электродов твердооксидного топливного элемента
ОКСИДЫ ЛАНТАНА, МАРГАНЦА, НИКЕЛЯ ЖИДКОФАЗНЫЙ СИНТЕЗ КАТОДЫ ТВЕРДООКСИДНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
Изобретение относится к способу изготовления твердооксидных топливных элементов путем направленного жидкофазного синтеза на базе метода совместной кристаллизации азотнокислых солей для получения порошков-прекурсоров и керамических оксидных нанокомпозитов заданного химического состава в системе La2O3-Mn2O3-NiO. В качестве исходных реагентов выбирают азотнокислые соли лантана ((La(NO3)•6H2O)), никеля (Ni(NO3)2•6H2O) и марганца ((MnNO3)2•6H2O), из которых приготавливают растворы с концентрацией 0,5 М, полученные растворы смешивают с учетом заданного стехиометрического соотношения оксидов La2O3:Mn2O3=1:1 и выпаривают на водяной бане в течение 3 ч до образования пересыщенного раствора, после этого синтезированный порошок твердого раствора состава LaMn0,6Ni0,4О3 и манганитов лантана LaMnO3, манганитов никеля NiMnO3 и никелита лантана LaNiO3 подвергают термообработке при 900°С, причем в полученные при этом порошки добавляют порообразующую добавку в виде 15%-ного раствора поливинилового спирта, затем компакты прессуют под давлением 100 МПа, после чего спекают на воздухе при температуре 1200-1300°С в течение 2 ч со скоростью нагрева 350-400°/ч. Эта технология жидкофазного синтеза многокомпонентных керамических материалов в системе La2O3-Mn2O3-NiO пригодна для создания электродов твердооксидного топливного элемента. Техническим результатом является получение электродных материалов, обладающих преимущественно электронной электропроводностью, с числами переноса электронов te=80-98% в интервале температур 500-700°С.
На основе твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ)  создаются опытные установки мощностью до 100 кВт. ТОТЭ применимы, главным образом, для энергоустановок большой мощности, в которых возможно свести к минимуму относительную долю тепловых потерь в окружающее пространство. Одним из главных преимуществ этого типа топливных элементов является отсутствие жидкого электролита и возможность создания миниатюрного единичного элемента, состоящего из тонких слоев электродов и электролита. Полученные керамические нанокомпозиты  по своим механическим (открытая пористость, плотность, коэффициент термического расширения) и электрофизическим (величина, тип и механизм электропроводности) свойствам перспективны в качестве твердооксидных электродных материалов  и могут быть рекомендованы для использования в качестве электродов 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 по всем направлениям: синтезу и исследованиям физико-химических свойств, обсуждение и оформление результатов. Написание патента.
РОССИЯ
Максим
Арсентьев
Юрьевич
Теоретические расчеты с помощью компьютерного моделирования для подтверждения механизма электропроводности
РОССИЯ
Надежда
Федоренко
Юрьевна
Проведение жидкофазного синтеза нанопорошков и керамики
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