В ВятГУ разработали метод герметизации топливных элементов с помощью 3D-печати

Ученые Вятского государственного университета разработали новый подход к формированию изделий на основе стеклонаполненных полимерных композиций с использованием аддитивных технологий для герметизации высокотемпературных устройств.

Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) — это электрохимические устройства, преобразующие химическую энергию топлива в электрическую. Они применяются в различных областях, например транспорте, системах электрохимической защиты трубопроводов и устройствах совместной генерации тепла и электричества. В ВятГУ на протяжении нескольких лет ведутся исследования в области разработки ТОТЭ трубчатой конструкции. В 2021 году ученые университета сфокусировались на создании эффективных герметизирующих элементов для ТОТЭ, сообщает пресс-служба вуза.

«Рабочие температуры твердооксидных топливных элементов составляют 700-850°C, что затрудняет подбор материалов для герметизации таких устройств. Мы разработали уникальный стеклополимерный филамент, при помощи которого печатаем изделия на 3D-принтере, что значительно упрощает сборку ТОТЭ и увеличивает надежность соединений», — рассказала ведущая научная сотрудница центра компетенций «Полимерные материалы» ВятГУ Наиля Саетова.

В отличие от существующих методов формирования стеклонаполненных композиций, разработка ВятГУ обеспечивает прецизионную точность, необходимую для герметизации ТОТЭ. Размеры отверстий интерконнекторов должны соответствовать размерам топливных элементов с минимальными отклонениями, чтобы гарантировать надежную герметизацию.

«ТОТЭ работают в двойной атмосфере: снаружи подается воздух, а внутри — водород. Предотвращение смешения этих газовых смесей является критически важным. Для этого мы применяем стекло. В процессе нагрева полимерная составляющая сгорает, оставляя стекло, обеспечивающее надежную герметизацию. Максимальная степень наполнения в семьдесят два процента по массе обеспечивает высокую надежность сочленений», — пояснила Наиля Саетова.

В настоящее время в ВятГУ разработана схема серийного изготовления изделий разных форм и размеров методом 3D-печати из стеклополимерных композиций с различной степенью наполнения, запатентованы составы стеклополимерных смесей.

Разработкой заинтересовались представители ведущих научных институтов и производств в области электрохимии, в частности Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, научно-исследовательского центра «Топаз» и центра компетенций НТИ «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на базе Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.