?????????? ??? ?????????, ????????, ?????????? ? ?? ?????????
Uralucheba.ru
·Высшее
образование
·Среднее
образование
·Общее
образование
·Дошкольное
образование
·Дополнительное
образование
·Курсы
для взрослых
·Курсы
для детей
| Главная | Поиск по сайту | Контакты сайта | Ссылки | Карта сайта |
??? ?? ??????????? ?? ?????: ????? ? ???????????????? ???????????, ????? ? ???????? ?????????
Ваш город:
Новости образования
Голосование
Сколько экзаменов ОГЭ/ЕГЭ вы будете сдавать?
 
Подготовительные курсы в Екатеринбурге
Посмотреть все подготовительные курсы
Конкурсы и олимпиады
Посмотреть все мероприятия
Профориентация
Каталог профессий
Advertisement
Ученые придумали, как эффективно создавать керамику для альтернативной энергетики
17.11.2023

 Химики изучили влияние спекающей добавки на материал для водородной энергетики. Научный коллектив из России, Китая и Германии добавил спекающую добавку (оксид меди) в станнат бария, благодаря чему удалось снизить температуру спекания материала. Их работа открывает новые возможности в создании и исследовании протонпроводящей керамики, так как, во-первых, позволяет создавать такие материалы в больших масштабах (с помощью спекающей добавки), а во-вторых, улучшит проводящие свойства электролитов и таким образом повысит производительность устройств для преобразования энергии. Статья с описанием керамики и способа его получения опубликована в журнале Advanced Functional Materials.
«Станнат бария — это относительно новый класс протонпроводящей керамики со структурой перовскита. Такие материалы используют в качестве сверхпроводников, ионных проводников, магнитных, сегнетоэлектрических материалов и в качестве компонентов солнечных панелей. Также они являются перспективными для использования в твердооксидных топливных элементах, электролизерах для водородной энергетики и многих других сферах», — поясняет инженер-исследователь лаборатории водородной энергетики УрФУ Георгий Старостин.

В силу крайней чувствительности к количеству влаги в атмосфере полученный учеными материал также перспективен для высокотемпературных датчиков воды и сенсоров, которые используют, к примеру, на атомных станциях, газопаровых турбинах, электрогенераторах, установках для водородной энергетики. Однако сложность создания материала заключается в том, что плотный станнат бария можно получать только при высоких температурах (порядка 1600 °C). Химики решили эту проблему добавлением спекающей добавки — оксида меди.

«При высоких температурах некоторые компоненты вещества в прямом смысле могут улетать, выходить из структуры. Чтобы этого избежать, в материал добавляют спекающие добавки — легкоплавкие фазы, которые плавятся и способствуют созданию плотного материала при более низких температурах. Иными словами, твердофазным методом синтеза без спекающей добавки получить этот материал практически невозможно. Мы показали, что спекающие добавки можно использовать, и определили их влияние на электрохимические свойства керамики. Для этого использовали метод импедансной спектроскопии. Импеданс измерили при разных температурах, парциальных давлениях кислорода и влажности», — поясняет Георгий Старостин.

Низкотемпературные свойства нового материала ученые исследовали на уникальной установке, которую собрали самостоятельно. С ее помощью можно изучать свойства любых керамических, в том числе протонных, электролитов. Патент на установку разработчики получили в октябре 2023-го.

«Установку мы собрали полностью сами. Ее уникальность в том, что она позволяет измерять электрохимические свойства — импеданс — при разных давлениях кислорода, влажности и температурах», — добавляет Старостин.

При исследовании низкотемпературных свойств ученые изучили объемную и зернограничную проводимость керамики, так как станнат бария — это поликристаллический материал, в котором перенос заряда осуществляется внутри и по границам зерен. Влиять на протонную проводимость — одно из основных свойств электролитов — можно за счет структурных параметров: плотности, пористости, размера зерен, примесей и пр.

Разработка новых протонпроводящих электролитов является важным направлением современной высокотемпературной электрохимии и водородной энергетики, добавляют авторы работы.

«В рамках этого направления мы несколько лет назад сосредоточили внимание на относительно новом классе протонных проводников — акцепторно-допированном станнате бария, — который, как оказалось, обладает рядом интересных особенностей, нехарактерных для других представителей этого класса. Начав с вопросов материаловедения, мы получили важную информацию с точки зрения их синтеза, получения плотной керамики, стабильности и термомеханических свойств. Позже — начали исследовать электротранспортные характеристики. На примере станната бария мы впервые выявили наличие двух типов границ зерен, которые имеют свои отклики на импедансе», — рассказал заведующий лабораторией водородной энергетики УрФУ Дмитрий Медведев.

Отметим, в исследовании приняли участие специалисты Уральского федерального университета, Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН, Гонконгского университета науки и технологии (Гонконг) и Байройтского университета (Германия). Исследование выполнено при финансовой поддержке по программе «Приоритет-2030» (стратегический проект «Материалы и технологии для водородной и ядерной энергетики»). Работа подготовлена в рамках бюджетных планов лаборатории водородной энергетики УрФУ и ИВТЭ УрО РАН на базе Центра коллективного пользования «Состав вещества».

 

 
< Пред.   След. >
Advertisement
Advertisement
Advertisement
Advertisement
Advertisement
Advertisement
Advertisement
 
Наша кнопка:
   Copyright © «УралУчёба» 2013 Все об образовании на урале