Формирование катода твердооксидного топливного элемента методом магнетронного распыления

Кагазбеков, Санжар Жаныбекович Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектом исследования является проведение экспериментов по формированию и дальнейшему изучению свойств многослойного покрытия катодов твердооксидных топливных элементов. В частности, работа включает в себя нанесение LSC-CGO катода ТОТЭ методом магнетронного распыления в различных режимах. В дальнейшем проводится исследование зависимости электрохимических характеристик топливной ячейки от параметров напыления.

Введение …………………………………………………………………………………………………….. 11
1 Литературный обзор …………………………………………………………………………………. 12
1.1 Топливный элемент …………………………………………………………………………….. 12
1.2 Принципы работы топливных элементов. ……………………………………………. 13
1.3 Виды топливных элементов. ……………………………………………………………….. 15
1.4 Катодные материалы ТОТЭ …………………………………………………………………. 20
1.4.1 Перовскитоподобные манганиты лантана ………………………………………. 21
1.4.2 Композиты на базе электронно-ионных проводников …………………….. 22
1.4.3 Кобальт-содержащие перовскиты ………………………………………………….. 24
1.5 Технологии нанесения пленочных покрытий ……………………………………….. 25
1.5.1 Химические методы. ……………………………………………………………………… 26
1.5.2 Методы, основанные на испарении мишени …………………………………… 29
1.5.3 Методы, основанные на распылении мишени ………………………………… 32
2 Используемое оборудование …………………………………………………………………….. 35
2.1 Основное оборудование ………………………………………………………………………. 35
2.2 Диагностическое оборудование. ………………………………………………………….. 39
2.3 Испытательное оборудование. …………………………………………………………….. 41
3 Основная часть …………………………………………………………………………………………. 44
3.1 Обоснование эксперимента. ………………………………………………………………… 44
3.2 Нанесение LSC катода…………………………………………………………………………. 49
3.3 Нанесение LSC катода с подачей кислорода. ……………………………………….. 52
3.4 Нанесение LSC катода под углом 75°…………………………………………………… 56
3.5 Нанесение LSC катода под углом с подачей кислорода………………………… 59
3.6 Нанесение композитного катода LSC-GDC-LSC в среде аргона с подачей
кислорода. ………………………………………………………………………………………………… 62
3.7 Сравнения результатов эксперимента с зарубежными аналогами. ………… 67
4 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ………… 70
5 Социальная ответственность …………………………………………………………………….. 93
Заключение ……………………………………………………………………………………………….. 109
Список использованных источников ………………………………………………………….. 111
Приложение А …………………………………………………………………………………………… 114

Топливные ячейки – электрохимические устройства преобразующие
энергию химической связи непосредственно в электрическую энергию.
Главным преимуществом данных устройств является экологичность,
автономность работы, бесшумность.
Для функционирования ячейкам необходимо водородное топливо и
окислитель – часто применяется предварительно нагретый воздух. Результатом
реакции является тепло, вода и постоянный ток. Собирая топливные ячейки
последовательно возможно создания мощных батарей – стеков.
Ещё одним неоспоримым преимуществом топливных элементов
яявляется высокий КПД, только лишь на малых мощностях КПД доходит до
60% вследствие непосредственного преобразования химической энергии
топлива в электроэнергию. Применение излишков тепла в теплосетях и на
установках высокой мощности теоретически может довести КПД до 80% и
выше.
Исследуемым в данной работе классом топливных элементов является
твердооксидный топливный элемент (ТОТЭ) на основе твердооксидных
керамических материалов. На данный момент отработана технология
применения высокотемпературных ТОТЭ с рабочей температурой 1000-
1200°C. Главным их недостатком является низкая термохимическая
стабильность. Решением этой проблемы является снижение рабочей
температуры до 600-800°C, недостатком данного решения является рост
сопротивления химической реакции и пониженнаяя проводимость.
Наиболее ярко выражен данный эффект в катодах топливных элементов.
Решению этой проблемы посвящена данная исследовательская работа.
Применяя современные катодные материалы, новые способы формирования
катодных слоев можно добиться исследования путей формирования
оптимальных катодных покрытий, позволяющих увеличить удельную
плотность мощности снимаемой с топливной ячейки.
В работе рассматривается нанесения функционального катодного слоя
магнетронным напылением, что должно увеличить проводимость и снизить
сопротивление химической реакции, что должно привести к увеличению
мощности снимаемой с ячейки ТОТЭ.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Исследование энергоэффективности микроклимата тепличного комплекса
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)