Ученые Петербурга разработали новое антикоррозионное покрытие для водородной энергетики
Исследователи Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» Санкт‑Петербургского политехнического университета Петра Великого в содружестве с коллегами из Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН разработали уникальное покрытие для титановых пластин топливных элементов, применяемых в водородной энергетике. Покрытия отличаются высокими антикоррозийными свойствами.
На сегодняшний день водород является наиболее емким и экологически чистым химическим энергоносителем из всех существующих. Низкотемпературные топливные элементы с протонообменной мембраной – эффективные источники электроэнергии на водородном топливе. Но для практического использования водорода как источника энергии требуется существенно улучшить характеристики одного из основных компонентов топливных элементов - биполярных пластин. Материал биполярных пластин должен обладать малой плотностью и высокой механической прочностью, а также высокой коррозионной стойкостью.
Традиционно в качестве такого материала используется графит из-за его высокой коррозионной стойкости, проводимости, низкого контактного сопротивления с другими углеродными материалами. Но пластины из этого материала имеют недостаточную механическую прочность и высокую стоимость. Такой прочностью обладают металлические биполярные платы, но при этом они недостаточно устойчивы к коррозии. Решить эту проблему можно путем нанесения на поверхность металлических биполярных плат покрытия из различных углеродных и неуглеродных материалов. Наиболее широко исследованы защитные покрытия для нержавеющей стали.
Ученые НЦМУ СПбПУ исследовали возможности применения титана, который обладает большей удельной прочностью и почти вдвое меньшей плотностью по сравнению с нержавеющей сталью, что позволяет снизить удельную массу топливного элемента и расширить возможные сферы использования. А для повышения коррозийной стойкости применили специальную технологию создания на поверхности титанового сплава новых углеродных покрытий.
Полученный таким образом уникальный нанокомпозит обеспечивает эффективную защиту титана при сохранении всех преимуществ его применения в водородных топливных элементах.
Кроме того, ученые выявили возможность управления свойствами получаемых углеродных пленок и формирования специальных покрытий.
«Полученные нами покрытия позволяют достичь требуемых величин целевых показателей, но и поддерживать их в течение длительного времени. Это позволит резко увеличить ресурс работы топливного элемента при его эксплуатации. Таким образом, титан со специальным покрытием может заменить нержавеющую сталь с золотым покрытием в качестве основы для биполярных пластин топливных элементов с протонообменной мембраной», – прокомментировал результаты исследования профессор Высшей инженерно-физической школы СПбПУ, главный научный сотрудник НИЛ «Нано- и микросистемной техники» НЦМУ СПбПУ Платон Карасев.
«В Санкт‑Петербурге развернута масштабная работа по достижению поставленных Президентом России задач обеспечения технологического суверенитета. Самое деятельное участие в этой работе при поддержке Правительства города принимают наши вузы и научные организации.
Только в рамках НЦМУ «Передовые цифровые технологии» сегодня ведется научная деятельность по 35 актуальным тематикам, связанным с разработкой и внедрением в экономику принципиально новых производственных технологий», - подчеркнул вице-губернатор Владимир Княгинин.
Он также напомнил, что с 2020 года в нашем городе в рамках национального проекта «Наука» действуют четыре научных центра мирового уровня, выполняющих прорывные исследования и разработки по приоритетам научно-технологического развития.
