Как сообщила пресс-служба «Сколтеха» (входит в группу ВЭБ.РФ), физики и химики из России обнаружили, что процесс производства углеродных электродов для твердооксидных топливных элементов можно значительным образом упростить и удешевить, если подвергнуть их воздействию плазмы, полученной из воздуха.

«Если сравнивать описанный авторами исследования метод обработки электродного материала с существующими аналогами, то с точки зрения затрат он экономичнее, чем допирование углерода оксидом рутения или платиной. Кроме того, примеси кислорода и азота можно внедрять прямо в процессе изготовления материала электрода, в то время как в случае с оксидом рутения и платиной требуется отдельный этап постобработки», — сказано в сообщении.

Под руководством старшего преподавателя Центра технологий материалов «Сколтеха» Станислава Евлашина открытие совершено группой российских ученых при изучении свойств углеродных материалов, которые используются для изготовления анода, отрицательного полюса твердооксидных топливных элементов. На то, насколько эффективно и быстро окисляется топливо и производится электроэнергия, сильно влияют структура и состав электродов.

Для повышения эффективности работы топливных элементов в их аноды обычно внедряются различные посторонние атомы, ускоряющие реакции с участием топлива, как объясняют ученые. Для этого в прошлом использовались соединения драгоценных и редкоземельных металлов, однако их можно заменить без существенных потерь в эффективности на ионы кислорода и азота, источником которых служит воздух, обнаружили российские исследователи.

Превращение воздуха в плазму и обработка им высокоориентированногопиролитического графита и углеродных наностенок превращает их в высококачественные анодные материалы, как показали проведенные учеными опыты. Данные материалы значительно превосходят по всем характеристикам их аналоги, полученные путем обработки этих же углеродных материалов при помощи плазмы, в свою очередь полученной из азота или чистого кислорода.

Как надеются ученые, в скором будущем, их разработка значительно повысит эффективность и снизит себестоимость твердооксидных топливных элементов, а также упростит технологию их производства. Критически важным для расширения применения этого класса источников питания в быту и в различных сферах экономики и промышленности является решение этих задач.

Особые источники питания представляют собой твердооксидные топливные элементы, в которых энергия извлекается в результате химических реакций между двумя наборами веществ. Главной частью этих топливных элементов является специальный твердый электролит, который разделяет топливо и окислитель, но при этом позволяет им вступать в реакции друг с другом. Подобные батареи значительно эффективнее извлекают энергию из топлива, в сравнении с двигателями внутреннего сгорания.