РАБОТЫ ЛАБОРАТОРИИ ИОНИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА -ДЛЯ РАЗВИТИЯ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ И АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

BASIC PROBLEMS OF ENERGY AND RENEWABLE ENERGY

УДК 621.352, 543.27.08

РАБОТЫ ЛАБОРАТОРИИ ИОНИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА ■ ДЛЯ РАЗВИТИЯ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Н.Г. Букун, А.Е. Укше

Институт проблем химической физики РАН 142432, г. Черноголовка, Московская область, пр. Акад. Семенова, д. 1 Тел./факс: +7(49652) 2-16-57, e-mail: less@icp.ac.ru

ACTIVITY OF LABORATORY OF SOLID STATE IONICS FOR DEVELOPMENT OF ALTERNATIVE ENERGY

N.G. Bukun, A.E. Ukshe

Institute of Problems of Chemical Physics RAS 1 Acad. Semenov av., Chernogolovka, Moscow reg., 142432, Russia Tel./fax: +7(49652) 2-16-57, e-mail: less@icp.ac.ru

Со времен второй технической революции техника остро нуждается в системах хранения электроэнергии, и эта потребность не удовлетворена до настоящего времени. Развитие альтернативных источников энергии делает эту потребность даже более актуальной, поскольку использование рассеянных и низкопотенциальных источников энергии требует систем консервирования энергии. С другой стороны, важно развитие технологий хранения энергии и для экологии, поскольку наибольшую опасность для окружающей среды представляют автономные энергетические системы. И здесь основные чаяния с XIX века связаны с электрохимией - прямым преобразованием электрической энергии в химическую и обратно с минимальными потерями. Применение нетрадиционных электрохимических систем, основанных на быстром переносе ионов в твердых телах, для вторичной энергетики всегда было одним из основных направлений работы Лаборатории ионики твердого тела Института проблем химической физики РАН (ИПХФ РАН).

Лаборатория ионики твердого тела возникла и развивается на основе лаборатории электрохимии расплавленных солей, созданной по инициативе академика Александра Наумовича Фрумкина в 1964 г. Руководителем лаборатории вплоть до 1993 г. был д-р хим. наук, профессор Укше Евгений Александрович. Исследования электродных процессов в расплавленных солях послужили важным этапом на пути к исследованиям свойств твердых ионпроводящих электролитов. Интерес к твердым электролитам в мировом масштабе вызван перспективой их использования в различных электрохимических устройствах, а именно в качестве ионной мембраны в химических источниках тока, в твердотельных сенсорах различных газов и

т.п. За последние 40 лет синтезированы твердые электролиты, обладающие высокой ионной проводимостью как по протонам и ионам щелочных и щелочноземельных металлов, так и по анионам (О2-, Б-). Широта исследований ионной проводимости в твердых телах привела к возникновению новой отрасли науки - «ионики твердого тела».

В связи с изменениями научной тематики лаборатория меняла и свое название: лаборатория электрохимии твердых электролитов (1975 г.) ^ лаборатория электрохимии сенсорных структур (1985 г.) ^ лаборатория ионики твердого тела (2003 г.). Каждому новому временному этапу соответствовало новое научное направление. С 1995 г. и по настоящее время заведует лабораторией д-р хим. наук, профессор Юрий Анатольевич Добровольский. Работы в области альтернативной энергетики стали основной темой, развиваемой в нашей лаборатории.

Лабораторный семинар Work seminar

-ЙЙ-

Статья поступила в редакцию 18.08.2009. Ред. рег. № 589

The article has entered in publishing office 18.08.2009. Ed. reg. No 589

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 8 (76) 2009

© Scientific Technical Centre «TATA», 2009

Н.Г. Букун, А.Е. Укше. Работы лаборатории ионики твердого тела - для развития альтернативной энергетики

Испытание топливного элемента Testing of the fuel cell

Наибольший акцент сегодня делается на исследование водородных электрохимических систем. Топливный элемент, то есть система прямого преобразования химической энергии в электрическую, недаром названа «любимым детищем электрохимии» (Ю.Чирков). Ведь теоретически такие системы обладают наибольшей энергетической эффективностью для основной задачи - хранения энергии без потерь.

менных нанотехнологии и технологии микроэлектроники. Идея водородных топливных элементов недаром сейчас получила вторую жизнь - то, что не удалось сделать конкурентоспособным на основе технологий времен Фарадея и Шенбейна, по-видимому, можно сделать с помощью современных технологий.

Вторым прикладным направлением работы лаборатории, связанным как с основными научными направлениями, так и с экологией, является электрохимическая сенсорика. Использование твердотельных химических и электрохимических систем для оперативного анализа химического состава среды просто не имеет альтернатив, но для такого использования также нужно решать и научные и технологические задачи, нужно понимание процессов газовой адсорбции, электрохимических окислительно-восстановительных реакций и катализа и разработка новых высокотехнологичных материалов.

Испытание приборов Testing of the devices

Сегодня работы лаборатории направлены как на изучение электрохимических систем, применяемых в топливных элементах, так и на разработку новых материалов, в первую очередь с использованием совре-

Рабочий момент. Обсуждение Work time. The discussion

Разумеется, лаборатория не может решать эти задачи в одиночку, и все годы своего существования коллектив лаборатории тесно сотрудничает с научными центрами и университетами страны. Объединяющим фактором служат семинары и международные совещания «Фундаментальные проблемы ионики твердого тела», научные школы для молодых ученых, проводимые на базе Института проблем химической физики РАН.

Г'-": - TATA — LXJ

JJ

ш

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 8 (76) 2009 © Научно-технический центр «TATA», 2009

183