Разработка научно обоснованных путей оптимизации мощностных и массогабаритных характеристик батарей ТОТЭ планарной конструкции и создание топливного процессора для высокоэффективных транспортных и стационарных энергоустановок.

Проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы эффективного преобразования химической энергии органического топлива в электроэнергию с использованием электрохимических генераторов (ЭХГ) на основе ТОТЭ, которая непосредственно связана с приоритетом Стратегии НТР РФ: «Переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников, способов транспортировки и хранения энергии». Проект представляет собой комплексное научное исследование, выполняемое коллективом высококвалифицированных исследователей, имеющих значительный научный и технологический задел в рамках указанной выше научной проблемы. Блок фундаментальных исследований в рамках Проекта направлен на разработку принципов формирования оптимального комплекса свойств оксидов со смешанной кислород-ионной и электронной проводимостью для их использования в качестве электродов симметричных TOTЭ. Актуальность создания таких материалов определяется современными концепциями конструкции ТОТЭ. Главными критериями данных материалов являются умеренные коэффициенты термического расширения (КТР), достаточная электропроводность и стабильность в условиях работы катода и анода ТОТЭ, наличие кислород-ионной проводимости. Общая формула исследуемых материалов: (A,R)n+1BnO3n+1−δ, где A – Sr, Ca, Ba, R – редкоземельный элемент, B – Fe, Co, Ni, Mn, Mo, Ga, Al или их комбинация, n = 1, 2, 3, ∞. Основными приемами коррекции свойств будут: - использование двух d-элементов в подрешетке B в определенном соотношении для достижения необходимой проводимости в окислительных и восстановительных условиях; - донорное замещение в подрешетке A для регулировки баланса проводимости n- и p- типа; - формирование слоевых структур для уменьшения КТР и повышения стабильности; - регулирование области гомогенности по кислороду с целью уменьшения КТР; - варьирование среднего радиуса элементов подрешетки A для повышения стабильности. Новизна проблемы связана с разработкой материала, который должен иметь сбалансированный набор термодинамических, термомеханических и транспортных характеристик как в окислительных, так и в жестких восстановительных условиях. Кроме того, будут проведены исследования смешанной проводимости, термического расширения и других функциональных свойств тройных оксидов на основе ниобатов, танталатов и/или диоксида церия с целью оценки их применимости в качестве материалов каталитически активных подслоев и компонентов электродов.