ТАСС, 18 февраля. Российские ученые предложили новую технологию автоматизированного синтеза нанопорошков и печати из них 2D-наноматериалов для высокоэффективных, долговечных и экологичных твердооксидных топливных элементов. Об этом пишет пресс-служба Минобрнауки.
"Синтезированный исследователями нанопорошок характеризуется высокой проводимостью в среднетемпературном диапазоне. Кроме того, новый способ печати твердых электролитов для топливных элементов электрохимических генераторов существенно повышает скорость их изготовления, а также способствует снижению экологической нагрузки и стоимости производства", – говорится в сообщении.
Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) – это устройства для превращения энергии топлива в электрическую энергию (и частично в тепловую) без его сжигания. Топливный элемент представляет собой пластину из трех слоев: катода, анода и электролита между ними, на которые подаются водород и воздух, чтобы генерировать энергию. Среди преимуществ ТОТЭ – высокая эффективность (60%), долговечность, низкая стоимость, а также практически нулевые выбросы загрязнений.
Однако недостаток, который мешает их активному внедрению, состоит в том, что для эффективного функционирования топливных элементов требуется нагрев от 800 до 1 000 °C. Поэтому перед учеными стоит задача снижения "рабочей" температуры при сохранении высокой энергоэффективности. Для ее решения предлагаются разные варианты: поиск и разработка альтернативных материалов, снижение толщины функциональных слоев и переход к созданию топливных элементов планарной геометрии, то есть расположенных в одной плоскости.
В новой работе ученые из Института общей и неорганической химии им. Курнакова (ИОНХ) РАН с коллегами пошли по последнему пути и разработали технологию автоматизированного синтеза нанопорошков и последующего аддитивного формирования 2D-наноматериалов на основе диоксида церия, перспективных в качестве электролитов ТОТЭ. Предложенный способ, как отмечают авторы работы, предполагает контролируемое нанесение материала на поверхность подложки и, таким образом, позволяет миниатюризировать топливные элементы, что способствует снижению нагрузки на окружающую среду и стоимости производства.