Высокопроводящие композитные материалы на основе оксидов висмута и рутения для электрохимического генератора кислорода

В настоящее время во всех индустриальных странах развивается электрохимическая технология генерирования чистого кислорода (> 99,999 %), который востребован в производстве микро- и наноэлектроники, биотехнологии, фармацевтике и других сферах. Как правило, в электрохимических генераторах кислорода (ЭГК) используются кислород-ион-проводящие керамические электролиты ESB, YSB, SDC и GDC, которые были разработаны более четырех десятилетий назад и показывают недостаточно высокую ионную проводимость по кислороду, что приводит к значительным омическим потерям, существенно снижающим производительность этих генераторов. Нашей командой был разработан альтернативный композитный “твердый оксид – жидкий оксид” электролит Bi2O3 − 0.2 мас % B2O3 с ионной проводимостью по кислороду на порядок величины выше, чем у традиционных керамических электролитов (V.V. Belousov, S.V. Fedorov, A highly conductive electrolyte for molten oxide fuel cells, Chem. Commun., 2017, 53, 565) и поэтому может быть успешно применен в ЭГК. Проект направлен на разработку и создание новых высокопроизводительных ЭГК на основе композитных “твердый оксид – жидкий оксид” электролитных Bi2O3 − 5-10 мас % Bi24B2O39 и электродных Bi2Ru2O7.3 − 20-40 мас% Bi1.6Er0.4O3 материалов с низким омическим и поляризационным сопротивлением, исследование процессов электро- и массопереноса в этих материалах, установление кинетических закономерностей переноса кислорода, установление взаимосвязи состав – микроструктура – транспортные свойства материалов, исследование кинетики электродных реакций. Решение поставленных в проекте задач позволит существенно продвинуться в технологии создания электрохимических материалов для ЭГК нового поколения.