Том 25, № 4 (2025)

В работе исследовано влияние замещения катионов железа катионами никеля в структуре La0.65Ca0.35Co0.2Fe0.8O1−δ оксида на структурные и транспортные свойства электродных материалов для твердооксидных топливных элементов и электролизеров. Показано, что катионы Ni3+ изоморфно замещают катионы Fe3+ /Fe4+ в структуре перовскита. Методом Ван-дер-Пау исследована общая проводимость La0.65Ca0.35Co0.2Fe0.8−xNixO1−δ (x = 0, 0.05) материалов на воздухе в температурном диапазоне 100–850°С. Допирование никелем приводит к увеличению электропроводности и не оказывает влияния на значения энергии активации.

Синтезирован новый перспективный катодный материал для твердооксидных топливных элементов кобальтит лантана стронция, допированный катионами тантала. С помощью метода квазиравновесного выделения кислорода изучена высокотемпературная десорбция кислорода, определены диапазоны изменения кислородной нестехиометрии и определены значения термодинамических функций системы в области температур (600–850°C) и парциальных давлений кислорода (∼10−5– 0.2 атм).

Предложена модификация метода фазовой инверсии, позволяющая контролировать геометрические параметры (диаметры, толщину стенки, степень соосности) анодных микротрубчатых подложек твердооксидных топливных элементов с высокой точностью. Благодаря особенностям процесса фазовой инверсии, протекающего одновременно с плавлением растворителя, были получены анодные микротрубки, обладающие повышенными значениями пористости и газопроницаемости по сравнению с трубками, полученными традиционным методом экструзии с фазовой инверсией.

Твердые полимерные электролиты являются одним из перспективных материалов для твердотельных суперконденсаторов. В данной работе были получены твердые полимерные электролиты на основе полиуретанового эластомера (ПУ-ПФЛ100), наполненного раствором LiBF4 в N-метил-2- пирролидоне. Методами циклической вольтамперометрии и гальваностатического заряда/разряда было показано, что симметричные суперконденсаторные ячейки Ti3C2/AC//ПУ-ПФЛ100//Ti3C2/AC, в которых в качестве электродов используется композит Ti3C2 с активированным углеродом, а ПУ-ПФЛ100 используется в качестве электролита и сепаратора, показывают удельную емкость 34.5 Ф/г при скорости сканирования 5 мВ/с при комнатной температуре. 

Методом горячего шликерного литья были получены детали из алюмомагнезиальной шпинели для керамической газовой системы для применения в высокотемпературных трубчатых твердооксидных топливных элементах. Проверена возможность герметизации разработанной системы с использованием стеклогерметиков и осуществлена сборка трубчатого твердооксидного топливного элемента с газовым узлом из керамических деталей. 

Зависимость термического расширения от состава и атмосферы для молибден-допированного кобальтита лантана-стронция La0.6Sr0.4Co1−xMoxO3−δ (x = 0–0.10) была изучена методом in situ высокотемпературной рентгеновской дифракции. Определены линейные коэффициенты термического расширения в температурном диапазоне 30–750°C на воздухе. Для всего ряда составов наблюдается линейная зависимость параметров элементарной ячейки от содержания молибдена, что подчиняется закону Вегарда и свидетельствует о формировании твердых растворов. Проанализировано влияние концентрации допанта на величину линейного коэффициента термического расширения.