| 1 |
1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. |
Новые материалы симметричного твердооксидного топливного элемента на основе молибденсодержащих оксидов |
| Результаты этапа: С использованием методов мягкой химии проведен синтез высокодисперсных порошков новых перовскитоподобных оксидов (La,Ca)(Fe,Co,Mg,Mo)O3-δ и (Sr,La)2FeCo0.5Mo0.5O6–δ. Проведено исследование высокотемпературной электропроводности оксидов (Sr,La)2FeCo0.5Mo0.5O6–δ от парциального давления кислорода и установлен механизм возникновения носителей зарядов в этих оксидах. Приготовлены симметричные ячейки перовскитный материал/GDC/перовскитный материал и при помощи метода импедансной спектроскопии изучены электрохимические характеристики границы электродный материал/электролит. Установлено, что в зависимости от содержания La в составе оксидов происходит изменение скорость определяющей стадии процесса восстановления кислорода на них. Приготовлена модельная симметричная топливная ячейка Sr2FeCo0.5Mo0.5O6–δ/защитный слой GDC/YSZ/защитный слой GDC/Sr2FeCo0.5Mo0.5O6–δ и изучены ее вольтамперные характеристики при использовании в качестве топлива водорода и воздуха в качестве окислителя. Показана перспективность использования Sr2FeCo0.5Mo0.5O6–δ в качестве электродного материала среднетемпературного симметричного топливного элемента.
Впервые проведено исследование композитных материалов R5Mo3O16+δ (R=Pr, Nd) - GDC (Pr6O11) в качестве электродных материалов симметричного твердооксидного топливного элемента. Показано, что по совокупности характеристик композиты с Pr6O11 наилучшим образом подходят на роль новых материалов симметричного ТОТЭ. |
| 2 |
1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. |
Новые материалы симметричного твердооксидного топливного элемента на основе молибденсодержащих оксидов |
| Результаты этапа: Получены модельные симметричные ТОТЭ с новыми электродными материалами Sr2FeCo0.5Mo0.5O6-y и Sr1.6La0.4eCo0.5Mo0.5O6-y. Изучены их вольтамперные характеристики и показано, что несмотря на более низкие величины удельного поляризационного сопротивления Sr1.6La0.4eCo0.5Mo0.5O6-y в катодной части С-ТОТЭ, модельные топливные ячейки с материалом Sr2FeCo0.5Mo0.5O6-y, обладают более мощностями характеристиками. Вероятно, это связано с существенно (на порядок величины) более высокой электропроводностью последнего.
В области электродных материалов симметричного ТОТЭ на основе оксида Pr5Mo3O16+y, получены модельные топливные элементы электролит-несущей конструкции на основе YSZ электролита с защитным подслоем GDC. Оптимизированы их мощностные характеристики путем приготовления композитов с Pr6O11 и различными порообразователями.
По результатам работы отправлена 1 статья в журнал International Journal of Hydrogen Energy (Q1) |
| 3 |
1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. |
Новые материалы симметричного твердооксидного топливного элемента на основе молибденсодержащих оксидов |
| Результаты этапа: 1. Впервые изучена высокотемпературное термическое расширение молибдата Nd5Mo3O16+y на воздухе и в в восстановительной среде Ar/H2 при помощи дилатометрии. Установлено, что восстановление оксида начинается при 650оС и сопровождается необычным эффектом - сжатием.
2. Впервые при помощи высокотемпературной рентгенографии изучена высокотемпературная кристаллическая структура молибдата Pr5Mo3O16+y на воздухе и в восстановительной атмосфере Ar/H2 в интервале 25-900оС. Установлены температурные зависимости основных межатомных расстояний и углов в кристаллической структуре Pr5Mo3O16+y.
3. Исследование электрохимических характеристик модельного С-ТОТЭ электролит-поддерживающей конструкции РМО/GDC/YSZ/GDC/PMO с новым электродным материалом на основе молибдата празеодима PMO, кристаллизующегося
во флюоритоподобной структуре, показало достижение максимума удельной мощности 28 мВт/см2 при 900°С. Модификация буферного пористого слоя GDC методом инфильтрации Pr6O11 помогла существенно повысить максимальную удельную мощность до 90 мВт/см2 при 900°С. Проведенные ресурсные испытания образца С-ТОТЭ состава РМО/GDC + Pr6O11/YSZ/GDC + Pr6O11/PMO в течение 10 ч при напряжении 0.7 В показали, что существенной деградации мощностных характеристик топливной ячейки под нагрузкой в период проведения испытаний не наблюдается. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о перспективности предложенного электродного материала на основе РМО и разработанных подходов для создания С-ТОТЭ с электродными материалами, которые не имеют перовскитоподобной
структуры. |
