Заведующий лабораторией:
Бронин Димитрий Игоревич, докт. хим. наук
Тел.: +7 (343) 362 30 62
E-mail: Bronin[at]ihte.uran.ru
В лаборатории работает 30 сотрудников, в том числе 3 доктора химических наук, 9 кандидатов химических наук и 4 кандидата физико-математических наук.
Web-страница докт. хим. наук Осинкина Д.А.
________________________________________________________________
Научные направления:
-
Ионные и смешанные твердые оксидные проводники.
-
Транспортные свойства твердооксидных проводников.
-
Активные электроды для топливных элементов, работающих при умеренно высоких температурах.
-
Кинетика электродных реакций в электрохимических системах с кислород- и протон-проводящими твердыми электролитами.
-
Природа деградационных процессов в топливных элементах.
-
Моделирование макрокинетических процессов в ячейках и устройствах на твердых оксидных проводниках.
-
Твердооксидные электрохимические устройства: топливные элементы, электролизеры, конвертеры газов, электрохимические насосы и датчики.
-
Изучается кинетика взаимодействия перспективных для электрохимических приложений оксидных материалов с газовой фазой. Разрабатываются и совершенствуются методы исследования кинетики обмена и диффузии легких атомов с использованием стабильных изотопов на границе газовая фаза — оксид для соединений с кислородной, протонной или смешанной проводимостью, а также на трехфазной границе — газовая фаза—электрод—электролит.
-
Выполняются теоретические исследования твердых электролитов и электронно-ионных проводников. Проводятся разработки в области микроскопической и феноменологической теории процессов переноса и релаксации, термодинамических свойств, дефектообразования и обусловленных дефектами свойств перспективных материалов с высокой ионной проводимостью. Работы последних лет связаны в основном с исследованиями протонпроводящих оксидов.
Методы исследований:
-
Метод изотопного обмена с анализом газовой фазы для исследования кинетики взаимодействия кислорода газовой фазы с электрохимическими материалами.
-
Метод релаксации давления кислорода для исследования химического обмена и диффузии кислорода, для измерения кислородной нестехиометрии.
-
Метод релаксации давления водорода для исследования растворимости водорода в протонпроводящих оксидах.
-
Методы цифровой обработки изображений РЭМ для анализа микроструктуры электрохимических материалов.
-
Используются современные аналитические методы теории конденсированных сред, а также методы компьютерного моделирования (молекулярной статики, Монте-Карло и др.).
Аналитическое сопровождение НИР лаборатории осуществляется в ЦКП «Состав вещества».
Основные достижения:
-
Разработаны методики, необходимые для структурного, элементного анализа и микроанализа веществ и материалов, применяемых в исследовательской практике ИВТЭ. Основные методики выполнения измерений аттестованы в соответствии с ГОСТ Р8.563-96 и внесены в Федеральный реестр и реестр УрО РАН.
-
Установлены закономерности поведения двойного электрического слоя на границе раздела жидкий металл-твердый оксидный электролит и определены потенциалы нулевого заряда широкого ряда металлов.
-
Созданы научные основы высокотемпературного электролиза газов.
-
Определены закономерности кинетики взаимодействия кислорода газовой фазы (О2, CO+CO2) c кислородом электролитов на основе ZrO2, CeO2, Bi2O3, Ba(Sr)CeO3, LaGaO3, рядом металлических и оксидных электродных материалов.
-
Предложены механизмы токообразования и лимитирующие стадии электродных реакций в твердых оксидных электролитах.
-
Определены природа импеданса с постоянным фазовым углом высокочастотного процесса на кислородных электродах в контакте с твердым оксидным электролитом и закономерности поведения емкости двойного электрического слоя.
-
Установлены закономерности электрохимического поведения систем с твердым протонпроводящим электролитом на основе BaCeO3 в восстановительных газовых средах.
-
Установлены закономерности электрохимического поведения систем с твердым электролитом на основе LaGaO3.
-
Изучено влияние допирования акцепторными, донорными и изовалентными элементами на физико-химические и транспортные свойства различных твердооксидных систем.
-
Разработаны, изготовлены и испытаны макеты электрохимических генераторов на твердооксидных топливных элементах мощностью 100, 200, 300 и 1500 Вт. Разработаны теоретические основы электрохимической конверсии как способа получения чистого водорода. Разработаны и исследованы материалы со смешанной проводимостью как основы электрохимических конвертеров.