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!

    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 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
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    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
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 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)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)