Учёные из Новочеркасского политехнического института представили инновационную технологию, способную существенно продлить срок эксплуатации автономных энергоустановок на основе твёрдооксидных топливных элементов (ТОТЭ). Эти установки особенно актуальны в условиях Крайнего Севера, где отсутствует централизованное энергоснабжение.
Преимущества систем на базе ТОТЭ очевидны: они могут работать на любом газифицированном углеводородном топливе, включая природный газ, пропан-бутан, дизельное топливо и даже неочищенный водород. Такие установки могут выступать в роли автономных источников энергии для жилых и промышленных объектов, пригодны для расширения трубопроводных сетей, утилизации сопутствующих газов нефтяных месторождений и использования в гибридных системах распределённой генерации.
Однако до недавнего времени одной из главных проблем таких установок оставался короткий срок службы, особенно у токовых коллекторов, которые являются критически важными компонентами ТОТЭ. Решением данной проблемы стала новая технология, разработанная новочеркасскими учеными, направленная на увеличение долговечности этих межсоединений.
Руководитель проекта, кандидат технических наук и доцент ЮРГПУ(НПИ) Анна Храменкова, сообщила, что в рамках работы над проектом они сосредоточились на подборе защитных покрытий для токовых коллекторов, изготавливаемых из нержавеющих сталей. Для увеличения сроков службы коллекторов, на их поверхность наносятся специальные защитные составы.
«Мы занимаемся подбором этих составов и разрабатываем оптимальные методы их нанесения. При этом для наших покрытий не нужны ни драгоценные, ни редкоземельные металлы. Мы используем доступные и экологичные соединения кобальта и марганца», — отметила Анна Храменкова. Она добавила, что главным преимуществом новой технологии является её одностадийность. В отличие от зарубежных аналогов, где требуется несколько этапов нанесения с высокотемпературным обжигом, наша технология позволяет формировать покрытие заданного состава электрохимически всего за 40-50 минут.
Исследования, поддержанные грантом Российского научного фонда (проект № 24-23-00113), являются результатом совместной работы учёных Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) им. М.И. Платова, Института физики твёрдого тела имени Ю.А. Осипьяна РАН (ИФТТ РАН) и Балтийского федерального университета им. И. Канта. Результаты их работы были опубликованы в высокорейтинговом международном журнале Q1 Ceramics International с статьёй: «Cu-, Ni- and Fe-doped protective cobalt-manganese spinel coatings for solid oxide fuel cell interconnects», которая посвящена защитным покрытиям на основе кобальт-марганцевой шпинели.
Данная работа вызвала значительный интерес в научной среде, что подтверждается рядом публикаций на федеральных ресурсах, включая Минобрнауки РФ, РНФ, а также на платформах «Наука. Майл», «Поиск» и «Тасс. Наука». Это свидетельствует о важности и актуальности исследований, проводимых новочеркасскими учеными.