Топливные элементы

Методом термодинамического моделирования рассчитаны равновесные концентрации основных компонентов расплава (Li_0.62K_0.38)₂CO₃ и определены значения константы Варбурга в зависимости от температуры и отношения CO₂/O₂ в насыщающей расплав газовой смеси. Такие же зависимости константы Варбурга и сопротивления стадии разряда - ионизации изучены кулоностатическим методом на катоде из Au.

Исследована электрохимическая активность электродов для электролиза воды. В качестве катализаторов применялись покрытия из Ni–S–Co, суспензии LaNi_2.5Co_2.4Al_0.1 или их сочетания. В качестве электролита при испытании электродов использовали 30%-ный KOH или NaOH. Плотность тока варьировали в диапазоне от 10 до 600 мА/см² при температуре 20–80°С.

Исследованы фазовый состав, термический коэффициент линейного расширения и электропроводность материалов Pr_1.85Sr_0.15Ni_1-xCu_xO₄ (0.0; 0.1; 0.5; 0.9 и 1), Pr₂NiO₄ и Pr₂CuO₄ на воздухе в интервале температур 100–1000°С.

В данной работе разработан и исследован высокотемпературный топливный элемент с твёрдополимерным электролитом с применением в качестве протонообменной мембраны плёнки полибензимидазола (ПБИ), допированной фосфорной кислотой. Изучено влияние температуры (в диапазоне от 130 до 170°C), давления (в диапазоне от 1 до 3 атм) и расхода воздуха на рабочие характеристики топливного элемента. Максимальная плотность мощности составила 200 мВт/см².

В работе приведены характеристики отечественных водородно-кислородных щелочных топливных элементов «Фотон». Рассмотрены вопросы ресурса ТЭ и определены причины обратимой и необратимой деградации напряжения. Проведена оценка вклада составляющих ТЭ в необратимую часть деградации характеристик.

Методами циклической вольтамперометрии и дискового вращающегося электрода исследована стабильность композитного катализатора системы Pt/C-УНТ при электрохимическом воздействии путём многократного изменения электродного потенциала от –150 до 1000 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения. Исследованы динамика площади электрохимически активной поверхности платины и электрода в целом, изменение количества хинонных групп, изменение плотности кинетического тока восстановления кислорода воздуха на поверхности катализатора.

Разработана тепловая модель энергоустановки на твёрдооксидных топливных элементах (ТОТЭ), работающей на метане, включающая три тепловыделяющих зоны: батарея трубчатых элементов, реактор парциального окисления (РПО) и дожигатель. Показано, что распределение температуры вдоль батареи зависит от трёх факторов: расхода метана, отношения объёмных расходов метана и воздуха в потоке, подаваемом в РПО, и тока батареи. Результаты моделирования хорошо коррелируют с экспериментальными данными, полученными на макете энергоустановки на ТОТЭ с батареей из 16 трубчатых элементов.

В работе исследованы композиты, состоящие из микроколичеств платины, полимеров и углеродных нанотрубок. Целью исследования было выяснение влияния природы функциональных групп полимеров на структуру и электрокаталитические свойства композитов. Структура композита платина/полистиролсульфонат натрия/углеродные нанотрубки/стеклоуглерод была исследована методами электронной микроскопии, электронной микроскопии высокого разрешения, электронной микроскопии с детектором тёмного поля, электронной дифракции.

Предложены механизмы реакции электровосстановления кислорода на оксидном электроде, учитывающие его кислородную нестехиометрию. Найдено, что в интервале 870–1020 K доминирует механизм реакции с участием супероксидных ионов, тогда как при T < 870 К, по-видимому, реализуются механизмы реакции с участием растворённого в расплаве молекулярного кислорода.

Приведены результаты исследования кулоностатическим методом кинетики реакции электровосстановления кислорода в эвтектическом расплаве (Li_0.62K_0.38)₂CO₃ на плотном электроде, приготовленном на основе перовскитоподобного оксида LaLi_0.1Co_0.1Fe_0.8O_3-d. Найдено, что кинетику электродных процессов наиболее адекватно отражает эквивалентная электрическая схема, которая отвечает наложению процессов разряда-ионизации и последующей гетерогенной химической реакции.