Разработка сенсоров на основе новых кислород-ионных проводников для экологически чистых электрохимических производств

Proyecto: Award Project

Detalles del proyecto

Description

Использование расплавленных солевых электролитов открывает новые пути реализации безопасных для человека и окружающей среды ресурсосберегающих способов переработки техногенных отходов, включая радиоактивные вещества и органические соединения. Электрохимические методы обладают минимальной опасностью в экологическом отношении и позволяют создать управляемые замкнутые технологические схемы. Для улучшения экологической ситуации и предотвращения возможных техногенных аварий с масштабными негативными последствиями из-за высокой изношенности оборудования и инфраструктуры, низкой эффективности систем и служб производственно-экологической безопасности на металлургических производствах Урала нужны, в частности, надежные датчики кислорода как для измерения содержания кислорода in situ в ходе химических процессов, так и для прямого измерения содержания кислорода в технологическом газе или емкости, для приемлемых, с точки зрения экологии, условий и процессов с высокими требованиями к безопасности. Однако, эта задача до сих пор не решена. Предлагаемые в настоящее время материалы для датчика активности ионов кислорода подвержены значительной коррозии в расплавах на основе галогенидов, поэтому малоэффективны, так как не могут обеспечить точный контроль параметров технологических процессов. Для реализации современных, экологически чистых технологических разработок, необходимы новые материалы, работающие в экстремальных условиях (высокие температуры, агрессивные среды) и новые, не имеющие мировых аналогов, приборы технологического контроля, использующие эти материалы. В настоящем Проекте предлагается решение вышеуказанных проблем с помощью создания сенсора (чувствительного элемента), представляющего из себя твердый электролит на основе Gd2Zr2O7 со структурой пирохлора. Структура этого материала позволяет обеспечить высокую чувствительность сенсорного элемента к ионам кислорода, как компонентам расплава, при высоких температурах. В то же время, стабильность керамики на основе Gd2Zr2O7 по отношению к расплавам солей гарантирует достаточную прочность и долговременную эксплуатацию сенсоров при неизменности рабочих характеристик. В научной литературе такие исследования не описаны. В ходе выполнения Проекте будут проведены следующие виды работ: • синтез новых сложных оксидов на основе Gd2Zr2O7 со структурой пирохлора, получение композитов (в том числе, нано-композитов) и их комплексная физико-химическая аттестация; • исследование транспортных свойств в широкой области температур и рО2 и выяснение факторов, обеспечивающих значимый уровень кислород-ионной проводимости; • изучение коррозионного поведения исследуемых материалов в расплаве LiCl в зависимости от концентрации в расплаве оксида лития и времени выдержки; • исследования керамических материалов как сенсоры для определения активности ионов кислорода в оксидно-хлоридных расплавах.
EstadoActivo
Fecha de inicio / finalización efectiva19/12/201915/09/2021

GRNTI

  • 31.15.19

Type of Financial Sources

  • RFFI

UrFU Research Division section that handles this grant (Kuibyshev, Mira)

  • Kuibyshev Research Division