Производить жаростойкие детали для современной энергетики из недорогих отечественных сталей возможно с помощью метода электрохимического осаждения, считают ученые ВятГУ. По словам специалистов, усовершенствованный ими метод позволяет обеспечивать устойчивость элементов к температурам 800–900 °C. Результаты исследования опубликованы в Energies.

Потребность в жаростойких материалах высока у различных отраслей промышленности. В частности, устойчивость к высоким температурам важна для работы высокоэффективных топливных элементов, рассказали в Вятском государственном университете (ВятГУ).

Топливные элементы являются источниками тока, в которых энергия химической реакции сразу превращается в электрическую. По схожему принципу работают обычные батарейки, аккумуляторы и другие электрохимические устройства, добавили в вузе.

Самыми перспективными на сегодняшний день считаются твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ), так как, в отличие от других типов топливных элементов, могут использовать не только чистый водород в качестве топлива, но и аммиак, синтез-газ, а также обеспечивают высокий коэффициент полезного действия (КПД), порядка 70%. Вместе с тем они работают при высоких температурах (700–1000 °C), потому производятся только из материалов с повышенной жаростойкостью.

«Раньше жаростойкие материалы для энергоустановок с ТОТЭ закупались за рубежом, они были настолько дорогими, что составляли более половины стоимости всей установки. Сегодня мы предлагаем технологию, которая позволит производить эти элементы из отечественной недорогостоящей стали», – пояснил заведующий кафедрой технологии неорганических веществ и электрохимических производств ВятГУ Антон Кузьмин.

За основу исследователи взяли метод электрохимического нанесения покрытий, заключающийся в том, что на металлическое изделие тонким слоем наносится пленка из другого металла. Подбирая реагенты и образцы стали, специалисты нашли производственную рецептуру, при которой жаростойкость достигла отметок 800–900 °C. При этом покрытия имеют низкое электрическое сопротивление, что позволяет увеличить производительность топливного элемента, конкретизировал ученый.

«Этот метод может обеспечить срок эксплуатации ТОТЭ до 100 тыс. часов. Вместе с тем полученный результат можно использовать для создания новых материалов и технологий в областях энергетики, авиации, машиностроения и в других отраслях промышленности, где требуется особенная стойкость при высоких температурах», – дополнил ведущий научный сотрудник Института химии и экологии ВятГУ Олег Елькин.

Исследование было проведено в рамках стратегического проекта ВятГУ «Среда обитания», который включен в программу государственной поддержки университетов РФ «Приоритет-2030».

Источник: https://ria.ru/20230620/nauka-1878701991.html