Формирование катода твердооксидного топливного элемента методом магнетронного распыления

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

    Читать «Формирование катода твердооксидного топливного элемента методом магнетронного распыления»

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

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

    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    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
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 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

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018 год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)