Формирование научно-технологического задела по созданию энергоустановки, совмещенной с каталитическим риформером и сочетающей компактность, высокую эффективность и быстроту запуска

Проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы эффективного преобразования химической энергии органического топлива в электроэнергию с использованием электрохимических генераторов (ЭХГ), которая непосредственно связана 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». Индустриальным партнером ООО «НИЦ Топаз» (г. Москва) в 2024 году было начато опытное производство электрохимических генераторов – ЭХГ(https://topaz-center.ru/#products), в котором нашли применение результаты выполнения Проекта 2021. В ходе опытного производства энергоустановок были выявлены научно-технологические проблемы, для решения которых ООО «НИЦ Топаз» заинтересован в сотрудничестве с коллективом Проекта 2025. Таким образом, в Проекте 2025 предполагается проведение исследований для решения задач по усовершенствованию, применяемых индустриальным партнером ООО «НИЦ Топаз» технологий в разработке ЭХГ на основе микротрубчатых твердооксидных топливных элементов (МТ ТОТЭ), дальнейшей оптимизации основных узлов ЭХГ, их характеристик и режимов работы, а также преодоления научных и технологических проблем, выявленных в ходе опытного производства продукции ООО «НИЦ Топаз». Научная новизна Проекта 2025 заключается в применении следующих инновационных подходов: 1) разработка «умных катодов» («smart cathodes») ТОТЭ, предполагающая использование «градиентных материалов» - с похожими составами (например, различающимися уровнем допирования), но разными свойствами. Такой подход позволяет исключить возможность химического взаимодействия материалов токосъемного и функциональных слоев при повышенных температурах и разрушения катода из-за различия ТКЛР при циклировании. 2) подход к повышению стабильности анодных материалов ТОТЭ на основе феррита стронция в восстановительных атмосферах путем двойного допирования молибденом и индием, где индий будет вводиться для компенсации высокого заряда молибдена и повышения концентрации кислородных вакансий, способствующих переносу ионов кислорода. 3) новый метод погружения (dip coating) для изготовления анодных несущих подложек ТОТЭ, который является быстрым, воспроизводимым и имеющим высокий потенциал автоматизации (использование программируемых роботов манипуляторов), а также оригинальный метод изготовления мультиканальных анодных подложек. 4) оригинальные составы стеклогерметиков с пониженной температурой склейки. 5) инновационный метод гибридной струйной 3D печати, а также метод селективного лазерного спекания/сплавления для изготовления интерконнекторов из керамических и металлических порошков.