​Уникальные стеклогерметики для производства высокоэффективных и экологичных источников энергии разрабатывают специалисты Вятского государственного университета (ВятГУ). По словам ученых, предложенная ими технология превосходит зарубежные аналоги за счет использования 3D-печати. О ходе исследований сообщили в пресс-службе вуза.  
 
Стеклогерметики – материалы, востребованные в ряде высокотехнологичных областей благодаря своей высокой химической устойчивости и возможности легко управлять их составом и свойствами. Как любые стекла, эти материалы отличаются отсутствием кристаллической решетки, что позволяет им размягчаться без плавления и обеспечивать надежные соединения в местах, которые требуют абсолютной герметичности. 
 
Наиболее перспективная сфера применения стеклогерметиков, как объяснили ученые, —изготовление твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ). Преимущества таких устройств, преобразующих химическую энергию в электрическую, — мобильность, высокая экологичность и очень высокий коэффициент полезного действия — до 70 процентов. При этом для ТОТЭ подходит практически любой вид топлива: водород, газообразные углеводороды, аммиак, биогаз и другие. 
 
Стеклогерметики применяют для соединения единичных элементов ТОТЭ в полнофункциональную батарею. Рабочая температура таких элементов может достигать 900 ℃. Выдерживать эту нагрузку, сохраняя необходимые свойства, способны стекла особого состава, объяснили ученые. По их словам, промышленные технологии производства таких герметиков сейчас активно создаются во всем мире. 
 
Специалисты Вятского государственного университета разработали материал, способный, по их словам, обеспечить ресурс работы ТОТЭ в несколько десятков тысяч часов, что позволяет отечественному стеклогерметику составить конкуренцию зарубежным аналогам.Работы научного коллектива, посвященные этой теме, опубликованы в журналах Ceramics InternationalInorganic Synthesis and Industrial Inorganic Chemistry и Journal of Physics: Conference Series

 
Идеальные соединения

Ключевой момент при сборке ТОТЭ в батареи — достижение абсолютной герметичности всех соединений. Даже микроскопическое отверстие в герметике приведет к выходу из строя всей батареи, объяснили ученые.

"Слабое место при производстве устройств на основе ТОТЭ — качественное сочленение единичных элементов. У устройств этого типа большое будущее, и без наших материалов развитие и внедрение этой технологии попросту невозможно”, — рассказала старший научный сотрудник центра компетенций "Полимерные материалы" ВятГУ Наиля Саетова.
Решение проблемы быстрой и надежной сборки батарей топливных элементов, впервые предложенное специалистами Вятского государственного университета, — применение особых полимерных добавок и 3D-печати для изготовления деталей из стеклогерметика. Такой подход не только позволяет получать изделия точной формы, но и дает возможность управлять их поведением в процессе сборки батарей ТОТЭ. Также при этом значительно снижается объем производственных отходов и себестоимость устройств, отметили ученые. 

 
Стеклянная изоляция
"Наши материалы уже успешно прошли проверку при изготовлении реальных устройств. Результаты исследований вызвали большой интерес со стороны зарубежных коллег, а также производителей электрохимических генераторов энергии", — рассказал заведующий кафедрой технологии неорганических веществ и электрохимических производств ВятГУ Антон Кузьмин.
Новый герметик, по словам создателей, отличается стабильностью в контакте с другими материалами ТОТЭ и низкой склонностью к кристаллизации, что обеспечивает длительный срок службы устройств. Еще одна особенность новых материалов, — возможность использовать их при создании ТОТЭ любой геометрии (планарной, трубчатой, блочной). 
 
В дальнейшем научный коллектив намерен продолжить поиск эффективных составов герметика и адаптировать метод 3D-печати для серийного производства изделий из стеклополимеров. 
 
Работы проводятся при поддержке, в том числе Российского научного фонда. Проектом по разработке новых материалов на основе стекла, объединяющим специалистов Вятского государственного университета и ученых академических институтов Новосибирска и Екатеринбурга, руководит член-корреспондент РАН А.П. Немудрый, директор Института химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения РАН. Индустриальным партнером проекта выступает ЗАО "Научно исследовательский центр "Топаз". 
 
К исследованиям в этой области активно привлекаются студенты Вятского государственного университета, обучающиеся в магистратуре по направлениям "Технология и переработка полимеров и композитов" и "Технология электрохимических процессов и защита от коррозии".​ 

 
Источник: РИА Новости

Похожие новости

  • 26/08/2021

    Новые керамические преобразователи цвета сделают светодиоды ярче

    ​Российские ученые совместно с зарубежными коллегами улучшили состав керамических материалов для преобразования цвета, которые используются в сверхъярких белых светодиодах. Физики добавили в них «светящиеся» ионы церия и показали, что всего небольшого количества достаточно, чтобы обогнать по показателям популярные сегодня аналоги.
    405
  • 02/03/2021

    Ученые НГТУ НЭТИ и ИХТТМ СО РАН создали стенд для испытаний деградации аккумуляторов электромобилей

    Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ создали лабораторную установку для испытаний литиевых аккумуляторов (ЛИА) для электромобилей с целью определения деградационной стойкости аккумуляторов.
    1052
  • 30/08/2021

    Водородное топливо: проблемы и перспективы

    На VIII Международном форуме технологического развития «Технопром-2021» сибирские ученые и промышленники обсудили перспективы применения водорода, энергетическую эффективность его производства и попытались ответить на вопрос: почему водородная энергетика до сих пор не получила широкого распространения? «Экологические вызовы и исчерпание природных ресурсов требуют новых путей технологического развития.
    721
  • 29/05/2021

    С генератором по жизни. Сибирские ученые прокладывают путь к портативной энергетике

    ​Дым от ТЭЦ в буквальном смысле отравляет жизнь. Мечты об экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике во многих странах становятся явью, и у российских ученых тоже есть передовые разработки в этой сфере.
    1333
  • 18/02/2021

    Новосибирские учёные ищут объяснение транспортных свойств твердых электролитов

    ​Всем известны жидкие электролиты: именно они проводят электрический ток в самых обычных батарейках. Однако вместе с ними существуют еще и твердые электролиты: научное сообщество до сих пор спорит о том, как в них происходит перенос ионов.
    786
  • 16/03/2021

    Сибирские ученые изобрели полезную «приправу» для космонавтов

    ​Сибирские ученые из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН придумали полезную добавку для космической еды, чтобы у астронавтов не разрушались кости. Из чего состоит эта полезная «приправа» и с какими блюдами ее будут подавать во Вселенной — в материале КП-Новосибирск.
    592
  • 15/04/2021

    В НГАСУ (Сибстрин) подписали соглашение о создании консорциума строительной отрасли Новосибирской области

    ​14 апреля 2021 года в Новосибирском государственном архитектурно-строительном университете (Сибстрин) состоялось торжествен​ное подписание соглашения о создании консорциума строительной отрасли Новосибирской области, в который вошли образовательные учреждения высшего и среднего звена, академии наук СО РАН и ведущие отраслевые объединения региона.
    696
  • 09/04/2021

    Над получением меланина из гречишной лузги работают новосибирские химики

    Новосибирские химики разрабатывают способ извлечения из гречишной лузги суперполезного биологически активного вещества меланина. Он определяет цвет родинок на теле, а в составе растений придаёт им тёмную окраску.
    775
  • 31/10/2016

    В НГУ проходит российско-японская конференция по перспективным наноматериалам

    ​Новосибирский государственный университет совместно с Институтом химии твёрдого тела и механохимии СО РАН и Университетом Тохоку проводит с 30 октября по 2 ноября 2016 года российско-японскую конференцию «Advanced Materials: Synthesis, Processing and Properties of Nanostructures», посвящённую перспективным материалам и наноструктурам.
    5305
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    7293