Томск. Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разработали ионно-плазменные методы формирования тонкопленочных твердооксидных топливных элементов. Они могут быть востребованы при производстве батарей для автономных энергоустановок.

По словам ученых, несмотря на то, что во всем мире твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) на анодной основе с тонким электролитом являются одной из самых перспективных и развиваемых конструкций — в России они не производятся. Здесь наиболее популярными являются ТОТЭ с несущим электролитным слоем, они на протяжении многих лет разрабатываются в ряде институтов РАН. Однако из-за толстого электролита эта конструкция имеет рабочие температуры выше 850 °С и, как следствие, требует использования дорогостоящих материалов.

«При снижении температуры топлива ниже 800°С требования к конструкционным материалам снижаются, а долговечность и надежность устройства растет. В нашем проекте мы изготовили и испытали топливные ячейки твердооксидных топливных элементов с несущим анодом, слои которого сформированы методом магнетронного распыления в виде тонких пленок», - рассказывает cтарший научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Степан Линник.

По его словам, данная тонкопленочная технология позволит в едином технологическом цикле создавать топливные ячейки.

«Мы предлагаем концепцию, в которой основные функциональные слои ТОТЭ изготавливаются толщиной всего несколько микрон — это позволит работать в диапазоне температур 600 - 800 °С с плотностью мощности 0.3-2 кВт/кв см, упростить конструкцию, увеличить срок службы элемента и снизить его конечную стоимость» - цитирует Линника пресс-служба ТПУ.

Политехник поясняет, что разработанные тонкопленочные твердооксидные топливные элементы станут основой для изготовления батарей, которые являются главной частью автономных энергоустановок на базе электрохимических генераторов, работающих на природном газе. Такие установки могут использоваться в удаленных районах для снабжения электричеством и теплом жилых и производственных объектов, куда экономически не выгодно подводить линии электропередач. А также на станциях катодной защиты на нефтегазопроводах, что очень актуально для России.