Застосування іонно-плазмових методів для отримання тонкоплівкових паливних елементів (Application of Ion-Plasma Methods To Obtain Thin-Film Fuel Cells)

Abstract

Ukrainian abstract: Нові вимоги до експлуатаційних систем літальних апаратів, поряд із постійно зростаючим тиском на зменшення споживання палива, забруднюючих речовин та викидів шуму, суттєво сприяють пошуку нових та більш чистих технологій, паливні елементи яких демонструють великий потенціал. В роботі показано досягнутий рівень розробок тонкоплівкових композиційних матеріалів з використанням іонно-плазмових і плазмохімічних методів на АТ «ФЕД», що створює передумови зміни властивостей по відношенню до традиційних матеріалів на 2…3 і більше порядків, зниження робочої температури до 400…600oС. Це дає змогу розробляти принципово нові конструкції тонкоплівкових паливних елементів (товщиною в 10–20 разів менше, ніж трубчастий варіант) і серійноздатні технології їх виготовлення в наступних напрямках: нанесення тонкоплівкових композицій на розроблену конструкцію з урахуванням технологічних обмежень для різних методів осадження; отримання композиційних матеріалів, що складаються з шарів: газощільного електроліту і електродних шарів з тонкоплівковими струмознімальними контактами; забезпечення поділу газових сумішей керамічним шаром електроліту при товщині < 50…20 мкм; мінімізація товщини плівкового електроліту та інших функціональних шарів паливної комірки; підвищення міцності зчеплення шарів і корозійної стійкості струмознімальних контактів і електродних шарів в робочих середовищах для забезпечення працездатності конструкції протягом всього процесу експлуатації. Ключові слова: тонкоплівковий паливний елемент, іонно-плазмові методи, літак, електрична енергія English abstract: New demands on aircraft operating systems, along with ever-increasing demands for reduced fuel consumption, pollutant emissions and noise, are driving the search for new cleaner technologies in which fuel cells show great potential. The work demonstrates the achieved level of development of thin-film composite materials using ion-plasma and plasma-chemical methods at JSC FED, which allows creating the prerequisites for changing properties in relation to traditional materials by 2…3 and more orders of magnitude, reducing the operating temperature to 400...600 °C. This makes it possible to develop fundamentally new designs of thin-film fuel cells (10-20 times less thick than the tubular version) and serial technologies for their manufacture in the following directions: application of thin-film compositions to the developed structure, taking into account technological limitations for different deposition methods; obtaining composite materials, which consist of layers: gas-tight electrolyte and electrode layers with thin-film current-collecting contacts; ensuring the separation of gas mixtures with a ceramic electrolyte layer with a thickness of < 50...20 microns; minimizing the thickness of the electrolyte film and other functional layers of the fuel cell; increasing the adhesion strength of layers and corrosion resistance of current-collecting contacts and electrode layers in working environments to ensure the operability of the structure throughout the entire operation process. Keywords thin-film fuel cell, ion-plasma methods, aircraft, electrical energy.