Российские ученые улучшили свойства материалов для среднетемпературных твердооксидных топливных элементов
Работы выполнены в рамках проекта по модернизации и проведению исследований на уникальной научной установке (УНУ) «Станция EXAFS-спектроскопии», который реализует Институт катализа СО РАН при поддержке государственной программы «Научно-технологическое развитие Российской Федерации».
Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) — перспективное направление водородной энергетики. Электроэнергия и тепло в них вырабатываются в ходе взаимодействия водорода с кислородом, и побочным продуктом становится только вода. ТОТЭ используют не только в легковых и грузовых автомобилях, но также рассматривают как источник электрификации и обогрева домов и других помещений. Теоретически КПД для твердооксидного топливного элемента может достигать 80%.
Обычный высокотемпературный ТОТЭ работает при 800–1000°C — это позволяет генерировать больше тепла, а также отказаться от использования в качестве электродов дорогих металлов платиновой группы. Но такие высокие рабочие температуры увеличивают стоимость ячейки и уменьшают ее долговечность, так как материалы быстро изнашиваются. Снижение рабочих температур в топливном элементе — одна из актуальных научных задач. Ученые из ЦКП «СКИФ» и ИК СО РАН взялись за нее и определили подходящее для среднетемпературной (500–700°C) ячейки соединение — никелат празеодима, который относится к слоистым перовскитоподобным материалам.
«Основная проблема при снижении температур в ТОТЭ — замедление реакции восстановления кислорода, которая протекает на катоде — там, куда подается воздух, и из-за этого генерация электроэнергии также снижается. Мы решили использовать для катодов слоистые перовскиты. В них перовскитные слои чередуются со структурой каменной соли. В этой структуре накапливается высокоподвижный кислород, активный уже при температуре 500–700°C», — рассказывает младший научный сотрудник ЦКП «СКИФ», инженер отдела физико-химических методов исследований ИК СО РАН Денис Мищенко.
Никелат празеодима обладает наилучшими свойствами для кислородного транспорта, но есть серьезная проблема — он нестабилен термически в рабочих условиях катода. Частичная замена празеодима на другие редкоземельные элементы — лантан и неодим — повышает термическую стабильность.
«Мы проверяли долгосрочную термическую стабильность — держали наши образцы при высокой температуре на воздухе в течение 90 часов, т.е. в тех же атмосферных условиях, что и в топливном элементе. Замещение лантаном и неодимом значительно повысило стабильность, и это почва для дальнейших исследований — мы планируем не только подобрать оптимальный состав, но и повысить кислородную подвижность», — говорит ученый.
Для определения кристаллической структуры вещества исследователи применяли метод порошковой рентгеновской дифракции на уникальной научной установке (УНУ) «Станция-EXAFS-спектроскопии» с помощью синхротронного излучения. Ее модернизацией занимается Институт катализа СО РАН, и она позволяет планировать и проводить самые современные научные эксперименты. После модернизации она станет единственной подобной установкой в России. Ее перенесут на строящийся в настоящее время новый источник синхротронного излучения ЦКП «СКИФ» сразу после его ввода в эксплуатацию.
По словам Дениса Мищенко, новизна работы заключается в том числе в изучении структуры веществ in situ, в условиях, приближенных к рабочим состояниям катода — это дает возможность ускорить исследование и получить более точные данные о структуре.
«Нам не нужно собирать ячейку — мы можем взять синтезированный порошок, исследовать нашим методом и сделать предварительные выводы об эффективности соединения. И на основе этих данных двигаться дальше», — резюмирует он.
18:09, 9 Февраля 26
 Нефтегазовой отрасли России необходимы новые экологические стандарты
дальше..
|
 |
16:04, 9 Февраля 26
 Воткинская ГЭС в 2025 году выработала 2,74 млрд кВт·ч
дальше..
|
|
15:51, 9 Февраля 26
 Специалисты Белоярской АЭС стали лучшими в высокотехнологических компетенциях чемпионата REASkills
дальше..
|
|
15:30, 9 Февраля 26
 «Россети Центр» и «Россети Центр и Приволжье» направят на ремонты 18 млрд рублей
дальше..
|
|
15:23, 9 Февраля 26
 Ростехнадзор выявил 14 нарушений на угольном разрезе в Приморье
дальше..
|
|
15:19, 9 Февраля 26
 В Казахстане в 2026 году будет принят «Закон о нефтегазохимической промышленности»
дальше..
|
|
15:14, 9 Февраля 26
 «Ивэнерго» пополнило автопарк новыми автомобилями
дальше..
|
|
15:12, 9 Февраля 26
 В Черемушках почтили память первого директора Саяно-Шушенской ГЭС
дальше..
|
|
15:10, 9 Февраля 26
 Портреты заслуженных металлургов ЕВРАЗа представлены на выставке «Искусство труда» в Москве
дальше..
|
|
14:46, 9 Февраля 26
 План развития угольной генерации Казахстана: 7,6 ГВт новых и модернизированных мощностей к 2030 году
дальше..
|
|
14:19, 9 Февраля 26
 На Самурскую МГЭС доставлена первая локализованная в Дагестане гидротурбина
дальше..
|
|
14:00, 9 Февраля 26
 В Эр-Рияде обсудили перспективное сотрудничество Москвы и Саудовской Аравии в области промышленности и инвестиций
дальше..
|
|
13:58, 9 Февраля 26
 ВТИ разработал новую конструкцию вращающегося электроискрового аппликатора
дальше..
|
|
13:54, 9 Февраля 26
 В распределительные сети «Россети Юг» поступило в 2025 году 3,2 млрд кВт/ч «зелёной» энергии
дальше..
|
|
13:46, 9 Февраля 26
 На угольном разрезе «Виноградовский» ликвидировали условный разлив нефтепродуктов
дальше..
|
|
12:25, 9 Февраля 26
 Более 200 студентов прошли практику на энергообъектах «Россети Северный Кавказ» в Кабардино-Балкарии
дальше..
|
|
12:22, 9 Февраля 26
 Эн+ представил в Иркутске доклад «О лучших корпоративных практиках в сфере устойчивого развития на озере Байкал»
дальше..
|
|
12:17, 9 Февраля 26
 Объем годовой добычи сурьмы в Якутии достиг 15 тысяч тонн
дальше..
|
|
12:07, 9 Февраля 26
 «Транснефть – Дружба» сэкономила свыше трех миллионов киловатт-часов в 2025 году
дальше..
|
|
12:03, 9 Февраля 26
 Новосибирское РДУ отмечает 90-летний юбилей оперативно-диспетчерской службы
дальше..
|
|
12:02, 9 Февраля 26
 «Газпром межрегионгаз инжиниринг» оснащает промышленных потребителей газа системами телеметрии
дальше..
|
|
11:59, 9 Февраля 26
 «Оренбургэнерго» в 2026 году отремонтирует более 3100 км ЛЭП в Оренбургской области
дальше..
|
|
11:53, 9 Февраля 26
 Срок эксплуатации Армянской АЭС планируется продлить ещё на 10 лет
дальше..
|
|
11:48, 9 Февраля 26
 В Адыгее подключен к электросетям Центр дополнительного образования в селе Красногвардейское
дальше..
|
|
11:45, 9 Февраля 26
 «Россети Северный Кавказ» пресекли майнинг-хищение электроэнергии в Ингушетии
дальше..
|
|
11:17, 9 Февраля 26
 Технологии Солнцевского угольного разреза представят на Mining Indaba 2026 в Кейптауне
дальше..
|
|
11:16, 9 Февраля 26
 Благодаря учёным Россия входит в десятку ведущих стран мира по объёму исследований и разработок
дальше..
|
|
11:12, 9 Февраля 26
 «НОВАТЭК-Челябинск» обеспечил кормом птиц в национальном парке «Таганай»
дальше..
|
|
11:10, 9 Февраля 26
 МЭС Сибири модернизировали подстанцию 220 кВ «Ак-Довурак» на западе Тувы
дальше..
|
|
10:55, 9 Февраля 26
 ДРСК выявляет случаи незаконного потребления электроэнергии на территории Приморья
дальше..
|
|
10:53, 9 Февраля 26
 Методика моделирования энергосистем и энергообъектов создает основу для дальнейшей цифровой трансформации
дальше..
|
|
10:48, 9 Февраля 26
 На атомном ледоколе «Чукотка» запущена вспомогательная котельная установка
дальше..
|
|
10:45, 9 Февраля 26
 Ростех впервые продемонстрирует безэкипажный спасательный катер на выставке в Эр-Рияде
дальше..
|
|
10:36, 9 Февраля 26
 «Лабинские электрические сети» отремонтировали 111 км ЛЭП на юго-востоке Кубани
дальше..
|
|
10:33, 9 Февраля 26
 «Эталон» запустил в серийное производство прибор для высокоточного измерения температуры на промышленных объектах
дальше..
|
|
10:28, 9 Февраля 26
 В селе Тарногский Городок Вологодской области к газовым сетям подключен Центр традиционной народной культуры
дальше..
|
|
10:24, 9 Февраля 26
 Экологическая модернизация Назаровской ГРЭС: планы на 2026 год
дальше..
|
|
08:25, 9 Февраля 26
 «Газпромнефть-СМ» расширила линейку продукции для китайских автомобилей
дальше..
|
|
07:22, 9 Февраля 26
 «Мособлэнерго» провело тепловизионный контроль 42 подстанций в г. Фрязино
дальше..
|
|
07:18, 9 Февраля 26
 Алтайские станции СГК увеличили производство электрической и тепловой энергии в январе
дальше..
|
|
07:02, 9 Февраля 26
 В селе Халитово Челябинской области газифицирована музыкальная школа
дальше..
|
|
06:56, 9 Февраля 26
 Поставки московских предприятий в Саудовскую Аравию выросли в 1,7 раза
дальше..
|
|
06:11, 9 Февраля 26
 Долгопрудный получил статус наукограда
дальше..
|
|
06:02, 9 Февраля 26
 Ростех продвигает российские высокотехнологичные решения на международном рынке
дальше..
|
|
05:58, 9 Февраля 26
 «Роснефть» увеличивает объем «зеленых» инвестиций
дальше..
|
|
05:47, 9 Февраля 26
 ВНИИГ провел День открытых дверей для школьников
дальше..
|
|
05:41, 9 Февраля 26
 В Ленинградской области построен распределительный газопровод в поселке Ильичёво
дальше..
|
|
05:38, 9 Февраля 26
 «Росатом» представил продукцию Композитного дивизиона на выставке в Индии
дальше..
|
|
05:20, 9 Февраля 26
 «Россети Новосибирск» инвестировали 6,3 млрд рублей в развитие электросетевого комплекса региона
дальше..
|
|
05:18, 9 Февраля 26
 Специалисты Сахалинской ГРЭС-2 провели уроки физики для школьников села Ильинское
дальше..
|
|
05:11, 9 Февраля 26
 До конца 2030 года «Газпром» газифицирует еще 145 населенных пунктов Прикамья
дальше..
|
|
|
|
Ученые из ФИЦ «Институт катализа СО РАН» и Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») повысили термическую стабильность материалов для катодов, которые могут быть применены в среднетемпературных водородных твердооксидных топливных элементах.