Химический дизайн и исследование новых никельсодержащих электродов со слоистой структурой для высокотемпературных приложений

Твердооксидные топливные элементы (SOFC-H +) и электролизеры (SOEC-H +) на основе протонпроводящих электролитов являются перспективными устройствами для преобразования химической энергии в электрическую (и наоборот) с высокими характеристиками и эффективностью. Для успешной работы этих устройств необходим рациональный выбор функциональных материалов для выполнения ряда требований, включая высокую стабильность структуры и свойств, совместимость с другими компонентами электрохимических ячеек и электрохимическую активность. С этой точки зрения разработка материалов для кислородных электродов является основной тенденцией, позволяющей разрабатывать конкурентоспособные низко- и среднетемпературные SOFC-H+ и SOEC-H+. Одним из наиболее перспективных электродов является семейство фаз Раддлсдена-Поппера (An+1BnO3n+1, где A -щелочноземельный элемент, В - переходный элемент), в частности, никелаты на основе La2NiO4, Pr2NiO4 и Nd2NiO4. Несмотря на то, что их применение описано в литературе, нет определенного состава электрода на основе Ln2NiO4, полностью отвечающего требованиям, предъявляемым к кислородным электродам. В рамках настоящего проекта планируется выполнить химический дизайн новых никелатов для их применения в электрохимических устройствах на основе традиционных протонопроводящих электролитов (цератов / цирконатов бария). Для адаптации функциональных свойств никелатов будут использоваться и анализироваться различные стратегии допирования, чтобы определить наиболее подходящие варианты модификации базовой структуры, способствующие повышению функциональности никелатов.