↑ Вернуться: Лаборатории

Лаборатория электрохимического материаловедения

Заведующий лабораторией: Кузьмин Антон Валериевич, к.х.н.

Номер телефона: (343) 362-32-40

E-mail: a.kuzmin@ihte.uran.ru

В состав лаборатории входит 22 человека из них 1 доктора химических наук,  9 кандидатов химических наук и 1 кандидат физико-математических наук.

Научные направления:

Исследуются перспективные материалы для электрохимических устройств на твердых электролитах и смешанных ионно-электронных проводниках.

  • Проводится разработка способов получения и исследование физико-химических и электрохимических свойств кислородных, протонных и электронно-ионных проводников для твердооксидных электрохимических устройств.
  • Разрабатываются научные основы технологий получения тонких пленок протонпроводящих электролитов и методы исследования их свойств.

Методы исследований:

Группа электрохимических материалов:

  • Прецизионные дилатометрические измерения.
  • Измерения электропроводности (методом импеданса с использованием электрохимических комплексов PARSTAT 2273 и Elins, четырехзондовым автоматизированным методом, двухзондовым (осциллографическим) методом с использованием генератора прямоугольных импульсов) в атмосферах с заданными значениями влажности и парциального давления кислорода.
  • Измерения чисел переноса ионов и протонов методом ЭДС.
  • Измерения термо-ЭДС.
  • Твердофазные и химические методы синтеза оксидных керамических образцов и изделий с заданными характеристиками.

Основные достижения:

 Группа электрохимических материалов:

  • Получены новые твердые электролиты на основе оксида гафния с кислородной проводимостью, имеющие более высокую химическую стойкость, чем широко известные электролиты на основе диоксида циркония и не уступающие им по проводимости. Новые материалы могут быть использованы в электрохимических устройствах, работающих в агрессивных и сильно восстановительных средах.
  • Разработаны эффективные методики получения плотных твердых электролитов на основе СеО2, обеспечивающие спекание керамики до высокой плотности (95-98%). Предложенные технологии отличаются простотой, высокой производительностью и хорошей воспроизводимостью.
  • Разработан метод получения высокоплотной керамики протонпроводящих оксидов BaZr0.9Y0.1O3-α. Электропроводность такой керамики – на порядок величины превосходит проводимость образца, содержащего поры.
  • Впервые измерен термодинамический изотопный эффект в растворимости H/D для протонпроводящих оксидов BaZr0.9Y0.1O3-α при помощи метода прецизионной дилатометрии.
  • Проведено исследование фазовых переходов в протонных твердых электролитах BaCe1-ХNdХO3-d (х=0 ¸ 0.15), ряд переходов обнаружен впервые.
  • Проведены исследования фазовых составляющих и электрофизических свойств (проводимость, числа переноса ионов и протонов) протоников в системах La1-xSrxScO3-α и CaZr1-xScxO3-d (х = 0,01-0,20) в широком интервале температур (100-900оС), влажности (рН2О = 0,04 – 2,65 кПа) и парциального давления кислорода (рО2 = 2,1∙104 – 10-15 Па).
  • Выполнен цикл исследований по новым оксидным твердым электролитам со структурой апатита. Исследованы фазовые составляющие и электрофизические свойства значительного числа оксидных систем на основе апатитоподобных силикатов и германатов лантана.
  • Получены новые оксидные материалы на основе никелата празеодима с высокой электронной проводимостью. Материалы могут быть использованы в качестве катодов для высокотемпературных электрохимических устройств.

Прикладные разработки:

  1. Потенциометрические датчики на основе твердых электролитов для определения парциального давления кислорода в газовой фазе. Способны измерять рО2 в диапазоне от чистого кислорода до сильно восстановительных сред, содержащих водород, азот, водяной пар. Применяются для контроля выхлопных газов автомобильных двигателей и стационарных топливосжигающих установок с целью снижения вредных выбросов и повышения энергетической эффективности; контроля состава защитных и технологических газовых сред в электронной промышленности и процессах термохимической обработки материалов, в обжиговых печах керамической промышленности; определения кислорода в расплавленных металлах.
  2. Электрохимические кислородные насосы. Позволяют получать особо чистый кислород, а также поддерживать контролируемую атмосферу до рО2=10–20 атм. Применяются в медицине, в научных организациях для проведения исследований в контролируемой среде.