Авторы разработки: С.И.Бредихин
E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript.
М.тел. +79057481741
Современная тепловая электроэнергетика базируется на так называемых электромеханических способах преобразования энергии — в них тепловая энергия сгорания топлива преобразуется в механическую энергию вращения, которая в электрогенераторе превращается в электрическую. Альтернативой электромеханическим преобразователям (ЭМП) являются относящиеся к способам прямого преобразования энергии топливные элементы (ТЭ) — электрохимические устройства, использующие водород, моноксид углерода либо углеводородные топлива — газообразные и жидкие, а также кислород воздуха для выработки электрической энергии. Процесс производства электроэнергии в топливных элементах значительно более эффективен, чем в ЭМП сопоставимой мощности. Кроме того, в ТЭ нет движущихся частей и минимизирована роль сжигания топлива, что делает процесс бесшумным и экологически чистым.
На сегодняшний день не известна более эффективная технология преобразования химической энергии топлива в электрическую энергию, чем твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ). Энергетические установки на ТОТЭ обладают рядом важных преимуществ. КПД таких систем по электрической энергии достигает 60%, а при использовании гибридных систем с газовыми турбинами, позволяющими использовать энергию выходящих газов, – до 70%. Когенерация электрической и тепловой мощности (например, для отопления помещений) позволяет повысить суммарный КПД до 90%. Отсутствие движущихся частей позволяет энергетическим системам демонстрировать общее время работы до замены батарей на уровне 30-40 тысяч часов (3-5 лет), а межсервисный интервал превышает 10 тысяч часов (более года).
В ИФТТ РАН с 2003 года проводятся систематические комплексные научно-исследовательские и опытно конструкторские работы целями которых являлось:
Разработка лабораторной масштабируемой технологии создания ТОТЭ планарной конструкции.
Разработка, изготовление и испытания единичных ТОТЭ планарной геометрии размером 100х100 мм с удельной мощностью не менее 250 мВт/см2.
Вариантная проработка конструкции экспериментальной модели батареи из ТОТЭ размером 100х100 мм2 мощностью 500 Вт.
Разработка эскизной конструкторской документации на батарею из ТОТЭ размером 100х100 мм2 мощностью 500 Вт.
Изготовление и испытания батарей ТОТЭ мощностью 500 Вт;
Научный и технологический задел в области разработки и изготовления единичных ТОТЭ планарной геометрии.
Научно-технологический задел:
определены оптимальные составы ионных проводников для изготовления мембраны анионного проводника;
разработана и запатентована трехслойная конструкция мембран анионного проводника, позволяющая получать гибкие механически прочные мембраны с высокой анионной проводимостью;
разработана конструкция многослойных электродов с градиентным составом и микроструктурой: трехслойный катод и четырехслойный анод;
оптимизирован температурный режим формирования многослойных электродов за один высокотемпературный отжиг.
Технологический путь изготовления МЭБ (уровень мембран и мембранно-электродных блоков:
Уровень батарей ТОТЭ
Конструкция батареи:
Биполярные токовые коллекторы с защитным покрытием:
Полуэлемент элементы ТОТЭ
Батарея ТОТЭ:
