Фундаментальные основы химического дизайна электрохимических устройств преобразования энергии на основе новых мультифункциональных материалов - цирконатов BaZr1-xMxO3-d (M=Y, Nd, Pr, Co; x=0-0.5)

Настоящий проект направлен на решение фундаментальных и технологических проблем создания среднетемпературного твердооксидного топливного элемента на основе максимально близких по составу и кристаллической структуре протон-проводящих материалов электролита и катода. В качестве матричного соединения будет использован сложный оксид цирконат бария со структурой перовскита, свойства которого будут целенаправленно изменяться путем частичного замещения циркония иттрием, празеодимом, неодимом и кобальтом в различном соотношении. Такое гетеровалентное допирование приведет к изменению дефектной структуры матричного вещества и, как следствие, к радикальному изменению физико-химических свойств, а именно к изменению типа доминирующих носителей заряда, увеличению общей/электронной/ионной проводимости. Близость по составу и структуре материалов компонентов ТОТЭ устранит, как ожидается, химическое взаимодействие между ними, нивелирует различие в их термическом и химическом расширении. В результате будет создан эффективный твердооксидный топливный элемент на основе протон-проводящих электролита и катода, работающий на органическом топливе, с увеличенным временем жизни, вызванным отсутствием деградации его компонентов.