Защитное покрытие для токовых коллекторов ТОТЭ — одностадийный электрохимический синтез за 40–50 минут

Учёные ЮРГПУ (НПИ) им. М. И. Платова совместно с ИФТТ РАН и БФУ им. И. Канта разработали технологию нанесения защитных покрытий на токовые коллекторы из нержавеющей стали для твердооксидных топливных элементов. Результаты опубликованы в журнале Ceramics International (Q1). Работа выполнена при поддержке гранта РНФ, проект № 24-23-00113.

Слабое место ТОТЭ-установок - токовые коллекторы из нержавеющей стали: они деградируют в рабочих условиях и ограничивают ресурс всей системы. Новочеркасская группа сформировала на коллекторах защитный слой на основе кобальт-марганцевой шпинели электрохимическим методом. Состав не требует драгоценных или редкоземельных металлов - только соединения кобальта и марганца. Ключевое отличие от зарубежных аналогов: процесс одностадийный, без высокотемпературного обжига, время нанесения - 40–50 минут.

ИФТТ РАН провёл испытания образцов в условиях, близких к реальной эксплуатации: воздушная атмосфера, рабочая температура, токовая нагрузка, контакт с материалом катода ТОТЭ. Покрытия выдержали более 2 500 часов работы (свыше ста дней). Рентгенофазовый анализ подтвердил успешное формирование защитной шпинели на атомарном уровне.

Группа БФУ им. И. Канта выполнила метрологическую аттестацию функциональных слоёв методом бесконтактной 3D-профилометрии. Данные о микрорельефе стальной подложки легли в основу оптимизации электрохимического синтеза и использованы для прогнозирования долговечности покрытий в экстремальных условиях.

Разработка ориентирована на автономные энергоустановки для Крайнего Севера, в том числе для объектов трубопроводной инфраструктуры и нефтяных месторождений. ТОТЭ работают на природном газе, пропан-бутане, дизельном топливе, бензине и неочищенном водороде.

Источник — Создана технология, увеличивающая срок с