ЦІЛЬОВА КОМПЛЕКСНА ПРОГРАМА НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ НАН УКРАЇНИ

Фундаментальні аспекти відновлювано-водневої енергетики і паливно-комірчаних технологій


Головнa

I.Отримання водню

II.Зберігання водню

III.Паливні комірки

Про найважливіше:


Вивчення механізмів впливу робочого середовища на фізико-механічні характеристики матеріалів керамічних паливних комірок та розроблення методів їх підвищення

The hydrogen generator prototype

The electrolysis cell

Сканівна електронна мікроскопія, що демонструє відповідний механізм руйнування об’єднаних в агломерати часточок нікелевої фази в анодному керметі:
а – міжзеренне (міжагломератне) руйнування матеріалу після однократного відновлення у водні;
б - череззеренне руйнування вдосконалених redox-обробкою агломератів нікелевої фази із високою міцністю їх зчеплення.

Області застосування

Розробка і виготовлення спеціального устаткування для redox-обробки дослідно-промислових зразків напівкомірок та визначення експлуатаційних характеристик дослідно-промислових зразків керамічних паливних комірок (КПК), які в подальшому будуть використані в різних галузях господарства України, зокрема на підприємствах ТОВ Віраж, ТОВ UA Technology, КБ «Південне» у енергетичних системах для безпілотних літальних апаратів.

Короткий опис

Встановлення закономірностей зміни структурно-фазового стану та жароміцності, водневотривкості і електропровідності матеріалів КПК на основі титанових композитів за дії відновлювального і окиснювального середовищ. Дослідження впливу структурно-фазового стану композитного анода та з’єднувальних елементів на основі титанових композитів з функціональними покриттями на жароміцність, водневотривкість і електропровідність цих матеріалів. Вибір оптимальних матеріалів для досліджуваних елементів КПК.

Очікувані властивості

Створення анодів-носіїв та з’єднувальних елементів КПК з поліпшеними фізико-механічними характеристиками у відновлювальному і окиснювальному середовищах в інтервалі температур 20–600°C на підставі встановлення зв’язку між структурно-фазовим станом, фізичними і механічними властивостями та мікромеханізмом руйнування керамічних і металічних матеріалів.

Переваги

Внаслідок застосування технології redox-обробки дослідних зразків анодного матеріалу підвищується його міцність на 12–60%, а електропровідність на 50–300%. Впровадження для з’єднувальних елементів матеріалу МАХ-фази титану дозволяє отримати порівняно з традиційними хромистими феритними сталями типу Crofer переваги за густиною, високою об’ємною електропровідністю, значно вищим температурним діапазоном поверхневої жаростійкості, високою стійкістю до дії водневого середовища. Пропонований матеріал хімічно стабільний, тоді як сталі Crofer схильні до утворення летких сполук хрому, які обумовлюють деградацію катода КПК. Низька густина пропонованого матеріалу особливо важлива для КПК автомобільного і аерокосмічного призначенння.

Конкуренти

Стан розробки

Проведена модернізація технології redox-обробки дослідних зразків напівкомірок. Визначені оптимальні параметри температури, часу, тиску середовища на кожній стадії обробки. Визначено комплекс фізико-механічних характеристик матеріалів для анодів-носіїв та з’єднувальних елементів твердооксидних паливних комірок у відновлювальному і окиснювальному середовищах в інтервалі температур 20–600°C.

Конкуренти

Forschungszentrum Julich (Germany);
POSCO Energy fuel cell (South Korea);
FuelCell Energy, Inc. (Germany);
Bloom Energy (USA).

Інтелектуальна власність

  • Патент України на винахід № 111082. Матеріал для виготовлення з’єднувальних елементів твердооксидних паливних комірок / О.П. Осташ, Т.О. Пріхна, А.Д. Івасишин, В.Я. Подгурська, Т.В. Басюк, О.Д. Васильєв, Є.М. Бродніковський – Опубл. 25.03.16; Бюл. № 6.
  • Патент України на корисну модель № 109256. Спосіб виготовлення анода-підкладки для паливної комірки / О.П. Осташ, Б.Д. Василів, В.Я. Подгурська – Опубл. 25.08.16; Бюл. № 16.
  • Контактна інформація

    Виконавець: Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України

    Проект №25 «Вивчення механізмів впливу робочого середовища на фізико-механічні характеристики матеріалів керамічних паливних комірок та розроблення методів їх підвищення»

    Контактна особа:

    Осташ Орест Петрович

    докт.техн.наук
    професор

    Teл. +38 032-263-51-00

    Е-mail: ostash@ipm.lviv.ua