Возрастающие потребности человечества в энергии вызывают необходимость увеличения ее производства – сегодня это возможно лишь при условии инновационного развития на основе достижений фундаментальной науки, создания и внедрения новых эффективных, более надежных материалов, оборудования и технологий.
Одним из актуальных направлений решения проблем обеспечения потребителей электрической энергией является использование твердооксидных топливных элементов. Они представляют собой устройства для прямого преобразования химической энергии топлива в электрическую энергию и частично в теплоту без вовлечения процесса его сжигания.
Электролитом в данной разновидности топливных элементов является керамический материал с кислород-ионной проводимостью. Использование ТОТЭ позволяет снизить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, а эффективность их работы значительно выше, чем традиционных энергоустановок.
Энергоустановки на основе ТОТЭ состоят из множества единичных топливных элементов – они нуждаются в надежном соединении между собой: ведь электрохимические процессы производства происходят при температуре 700-9000С. Наибольшей надежностью обладают топливные элементы трубчатой геометрии.
Новый подход к созданию соединительных элементов для батарей ТОТЭ предложили полимерщики ВятГУ. Магистрант Института химии и экологии Кирилл Белозеров под руководством доцента кафедры химии и технологии переработки полимеров Евгении Широковой стал автором инновационного проекта, позволяющего усовершенствовать технологию сборки электрохимических генераторов. Научным консультантом выступил и.о. зав. кафедрой технологии неорганических веществ и электрохимических производств Антон Кузьмин, специалист в области создания твердооксидных электрохимических устройств.
Традиционная технология изготовления соединительных элементов, состоящих из стекол с особыми свойствами, основана на так называемом методе «полива», который предполагает использование токсичного растворителя. Кроме этого, остается много отходов, поэтому метод является довольно затратным, -
пояснил Кирилл Белозеров. –
Мы предлагаем новую технологию, связанную с использованием 3D-печати. Наша задача – подобрать в оптимальных пропорциях полимеры, пластификаторы и стеклогерметик, создав смесь, соответствующую определенным характеристикам. Затем мы изготавливаем филамент и, используя 3D-принтер, получаем соединительный элемент для ТОТЭ нужной конфигурации.
Детали проекта пока не раскрываются, но уже очевидно: использование инновационной технологии позволит сократить количество отходов, отказаться от токсичного растворителя, а также изготавливать соединительные детали любой формы.
Проект «Разработка полимерной композиции с высокой степенью наполнения для изготовления соединительных деталей для твердооксидных топливных элементов методом 3D-печати» Кирилла Белозерова поддержан на грантовом конкурсе «УМНИК». Теперь в течение двух лет исследователю предстоит завершить работу и представить продуктовый результат, востребованный на современном рынке.
