The object of research, development or design (in Russian) : Твердооксидные топливные элементы, металлокерамическая основа, электродные материалы, тонкопленочные материалы, трехслойный катод и электролит

The object of research, development or design (in Kazakh) : Қатты оксидті отын элементтері, металлокерамикалық негіз, электродтық материалдар, жұқа пленкалы материалдар, үш қабатты катод және электролит

Aim of work (in Russian) : Целью проекта является разработка и синтез новой пористой металлокерамики в форме Ni-Al сплава (с учетом добавки наноразмерного порошка CGO) для использования в качестве несущей основы ТОТЭ. Впервые исследуется влияние катода (в виде многослойной наноразмерной микроструктуры LSC/CGO/LSC) и создается новый трехслойный электролит GDC-YSZ-GDC из оксида церия, допированного гадолинием методом магнетронного распыления.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты - ҚООЭ үшін тірек негізі ретінде пайдалану мақсатында Ni-Al қорытпасы негізіндегі (наноөлшемді CGO ұнтағын қосуды ескере отырып) жаңа кеуекті металлокерамиканы әзірлеу және синтездеу. Алғаш рет катодтың әсері (LSC/CGO/LSC көп қабатты наноөлшемді микроқұрылым түрінде) зерттеліп, магнетронды шашырату арқылы гадолиниймен легирленген церий оксидінен жаңа үш қабатты электролит GDC-YSZ-GDC құрылды. .

Методы исследования (на русском) : Для исследования процесса формирования пористой металлокерамики на основе Ni-Al сплава и оксида церия допированного гадолинием (CGO), был использован метод теплового взрыва. Трехслойный электролит GDC-YSZ-GDC и многослойная структура LSC/CGO/LSC наноразмерного катодного слоя ТОТЭ с различными толщинами была оптимально создана методом магнетронного распыления.

Методы исследования (на казахском) : Ni-Al қорытпасы және гадолиний қосылған церий оксиді (CGO) негізіндегі кеуекті металлокерамиканың түзілу процесін зерттеу үшін термиялық жарылыс әдісі қолданылды. GDC-YSZ-GDC үш қабатты электролит және LSC/CGO/LSC көпқабатты құрылымы әртүрлі қалыңдықтағы ҚООЭ наноөлшемді катодты қабаты магнетронды шашырату әдісімен оңтайлы түрде тұндырылды.

Obtained results and novelty (in Russian) : - Впервые синтезированы компоненты и сформирован новый металлокерамический композит на основе Ni-Al и керамики из оксида церия допированного гадолинием для использования в качестве несущей основы ТОТЭ с NiO/CGO анодом и CGO-электролитом. - Впервые методом реактивного магнетронного распыления были получены электролиты с однослойными (YSZ), двухслойными (YSZ-GDC) и трехслойными (GDC-YSZ-GDC) толщинами и толщины каждого слоя электролита было от 1 до 5 мкм. Максимальные характеристики ячейки 460 и 2580 МВт/см2 были получены для ТОТЭ с трехслойным электролитом при рабочей температуре 600°C и 800°C, соответственно. - Было изучено влияние катода, формируемого в виде трехслойной LSC/CGO/LSC структуры, и его толщины на производительность ТОТЭ. Установлено, что создание катодного слоя в виде многослойной тонкопленочной структуры позволяет повысить эффективность топливного элемента, при этом существует оптимум по толщинам слоев многослойной катодной структуры. Максимальные значения плотности мощности были получены для ТОТЭ с толщинами LSC/CGO/LSC слоев 50/50/50 нм и составили 2434, 1170 и 293 мВт/см2 при 800, 700 и 600°C. Значения поляризационного сопротивления, измеренные на симметричной ячейке ТОТЭ с толщинами LSC/CGO/LSC слоев 50/50/50 нм и с контактным слоем LSC, составили 0.17 и 0.3 Ом·см2 при 800 и 750°C.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : - Алғаш рет NiO/CGO аноды және CGO электролиті бар ҚООЭ үшін тіреуіш негіз ретінде пайдалану үшін Ni-Al және гадолиний қосылған церий оксиді керамикасының негізінде жаңа металлокерамикалық композиция жасалды. - Алғаш рет реактивті магнетронды шашырау әдісімен әрбір электролит қабатының қалыңдығы 1-ден 5 мкм-ге дейін болатын бір қабатты (YSZ), екі қабатты (YSZ-GDC) және үш қабатты (GDC-YSZ-GDC) электролиттер алынды. ҚООЭ үшін 460 және 2580 МВт/см2 максималды ұяшық сипаттамалары сәйкесінше 600°C және 800°C жұмыс температурасында үш қабатты электролитпен алынды. - Үш қабатты LSC/CGO/LSC құрылымы түрінде түзілген катодтың және оның қалыңдығының SOFC өнімділігіне әсері зерттелді. Көпқабатты жұқа қабықшалы құрылым түріндегі катодты қабатты құру отын элементінің тиімділігін арттыруға мүмкіндік беретіні, сонымен бірге көпқабатты катодты құрылымның қабаттарының қалыңдығында оптимум бар екендігі анықталды. Максималды қуат тығыздығы LSC/CGO/LSC қабатының қалыңдығы 50/50/50 нм болатын ҚООЭ үшін алынды және 800, 700 және 600°C температурада сәйкесінше 2434, 1170 және 293 мВт/см2 болды. LSC/CGO/LSC қабатының қалыңдығы 50/50/50 нм және LSC контакт қабаты бар симметриялық ҚООЭ ұяшығында өлшенген поляризацияға төзімділік мәндері 800 және 750°C температурада 0,17 және 0,3 Ом см2 болды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Новые материалы и развитие перспективных технологии получения тонкопленочных материалов

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жаңа материалдар және жұқа пленкалы материалдарды алудың перспективалық технологияларын әзірлеу

Level of implementation (in Russian) : Не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : Енгізілген жоқ

Efficiency (in Russian) : Все работы выполнены в соответствие с календарным планом

Efficiency (in Kazakh) : Барлық жұмыстар күнтізбелік жоспарға сәйкес орындалды

Field of application (in Russian) : Высокотехнологические материалы и технологии их получения для электролизёров, устройств хранения водорода и электрохимических источников тока – твердооксидных топливных элементов

Field of application (in Kazakh) : Электролизерлер, сутегі сақтау құрылғылары және электрохимиялық ток көздері - қатты оксидті отын элементтері үшін жоғары технологиялық материалдар мен оларды өндіру технологиялары