Электродные материалы на основе сложных оксидов d-металлов для симметричных твердооксидных топливных элементов / С. Я. Истомин, Н. В. Лысков, Г. Н. Мазо, Е. В. Антипов. - Текст : электронный
// Успехи химии. - 2021. - Т. 90, № 6. - С. 644-676. - ISSN 0042-1308. - URL: https://elibrary.ru/contents.asp?id=45712312. - Библиогр.: с. 673-676 (202 назв. ). - 15 рис., 13 табл.

Авторы: Истомин, С. Я., Лысков, Н. В., Мазо, Г. Н., Антипов, Е. В.

Аннотация: Проанализированы и обобщены основные результаты исследований физико-химических свойств однофазных и композитных материалов на основе оксидов переходных металлов с точки зрения их практического применения в качестве электродных материалов симметричных твердооксидных топливных элементов. Обсуждены электронная структура и термодинамическая устойчивость оксидов переходных металлов со структурой перовскита. Проведено комплексное рассмотрение термического поведения, химической стабильности, электропроводящих и электрохимических свойств широкого круга электродных материалов на основе железо-, хром- и марганецсодержащих перовскитоподобных оксидов и оксидов, кристаллизующихся в других структурных типах. На основании проведенного анализа выявлены наиболее перспективные составы электродных материалов для симметричных твердооксидных топливных элементов, а также эффективные подходы, направленные на улучшение их функциональных характеристик.

Фурановые мономеры и полимеры из возобновляемого растительного сырья / В. П. Кашпарова, Д. В Чернышева, В. А. Клушин [и др.]. - Текст : электронный
// Успехи химии. - 2021. - Т. 90, № 6. - С. 750-784. - ISSN 0042-1308. - URL: https://elibrary.ru/contents.asp?id=45712312. - Библиогр.: с. 780-784 (275 назв. ). - 32 рис., 12 схем.

Авторы: Кашпарова, В. П., Чернышева, Д. В., Клушин, В. А., Андреева, В. Е., Кравченко, О. А., Смирнова, Н. В.

Аннотация: Основным источником возобновляемого углеродного сырья считается растительная биомасса, представляющая собой реальную альтернативу сырой нефти и природному газу и обеспечивающая получение соединений с низким углеродным следом. Наиболее перспективным направлением преобразования биомассы является синтез 5-гидроксиметилфурфурола, который рассматривается как "соединение-платформа" - основа для синтеза ценных соединений, в том числе мономеров и полимеров. Переход полимерной промышленности на возобновляемое растительное сырье будет способствовать решению глобальных экологических проблем и обеспечит устойчивость и экологическую безопасность производства пластмасс. В обзоре проанализированы последние достижения в области получения ключевых C[6]-фурановых "соединений-платформ" и их производных, таких как 5-гидроксиметилфурфурол, 2, 5-фурандикарбоновая кислота, 2, 5-диформилфуран, 2, 5-бис (гидроксиметил) фуран, левулиновая кислота и их использования для производства мономеров и полимеров на основе возобновляемого растительного сырья. Рассмотрены технологии получения широко известных фурановых полиэфиров и полиамидов, таких как полиэтилен-, полипропилен- и полибутиленфураноат, полигексаметиленфуранамид, а также разработки по созданию новых перспективных материалов, представляющих собой фурановые сополимеры и полимерные смеси. Впервые систематизированы исследования, направленные на преобразование жидких и твердых отходов синтеза "соединений-платформ", известных как гумины, в целый спектр продуктов с добавленной стоимостью, среди которых можно отметить органические соединения, пористые углеродные материалы, термореактивные связующие, антикоррозионные покрытия, способные заменить аналогичные материалы на базе ископаемого сырья. Рассмотрены экономические и экологические перспективы, а также проблемы производства и потребления фурановых полимеров.

Проточные редокс-батареи: место в современной структуре электроэнергетики и сравнительные характеристики основных типов / М. М. Петров, А. Д. Модестов, Д. В. Конев [и др.]. - Текст : электронный
// Успехи химии. - 2021. - Т. 90, № 6. - С. 677-702. - ISSN 0042-1308. - URL: https://elibrary.ru/contents.asp?id=45712312. - Библиогр.: с. 700-702 (149 назв. ). - 10 рис.

Авторы: Петров, М. М., Модестов, А. Д., Конев, Д. В., Антипов, А. Е., Локтионов, П. А., Пичугов, Р. Д., Карташова, Н. В., Глазков, А. Т., Абунаева, Л. З., Андреев, В. Н., Воротынцев, М. А.

Аннотация: В последнее время происходит кардинальное изменение основных принципов электроэнергетики и растет число исследований, посвященных разработке различных устройств для запасания электроэнергии в другой форме - например, в виде механической или химической энергии. В обзоре дается краткое описание соответствующих устройств. Основное внимание уделено проточным редокс-батареям (ПРБ) - перспективному виду энергонакопителей, способных эффективно работать в узлах распределенных энергосетей, чтобы ликвидировать дисбаланс между меняющимися во времени интенсивностями процессов производства электричества "нетрадиционными источниками" и его потребления. На конструктивном уровне ПРБ сочетают принципы топливных элементов и химических источников тока с твердыми электроактивными материалами: переходы между электрической и химической формами энергии в них происходят в результате окисления и восстановления редокс-активных электролитов, которые хранятся в отдельных емкостях и подаются в электродные пространства мембранно-электродного блока (МЭБ), разделенные полупроницаемым сепаратором. Такой подход дает им принципиальное преимущество перед другими видами химических источников тока - возможность независимого масштабирования энергоемкостных и мощностных характеристик системы. В данной работе дается систематическое описание всех основных типов ПРБ и анализируются их принципиальные преимущества и недостатки, определяющие перспективы использования ПРБ в решении практических задач.

Пикалова, Е. Ю. (кандидат химических наук; старший научный сотрудник; доцент; Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина).
Подходы к повышению эффективности твердооксидных топливных элементов на основе керамических мембран со смешанной проводимостью / Е. Ю. Пикалова, Е. Г. Калинина. - Текст : электронный
// Успехи химии. - 2021. - Т. 90, № 6. - С. 703-749. - ISSN 0042-1308. - URL: https://elibrary.ru/contents.asp?id=45712312. - Библиогр.: с. 744-749 (384 назв. ). - 34 рис., 7 табл.

Авторы: Пикалова, Е. Ю., Калинина, Е. Г.

Аннотация: В обзоре рассмотрены современные подходы к повышению эффективности твердооксидных топливных элементов на основе электролитных мембран со смешанной проводимостью за счет материаловедческих (расширения электролитической области вследствие допирования базовых оксидов, создания композитных материалов) и разнообразных технологических решений (применения электрон-блокирующих слоев с анодной и катодной стороны, рационального подбора толщины электролита, оптимизации структуры электролита и электрода путем синтеза гетероструктур). Проанализированы методы математического моделирования устройств с электролитной мембраной, обладающей смешанной проводимостью, с целью определения наиболее эффективной структуры и оптимальных условий функционирования твердооксидных топливных элементов. Описаны эксперименты с применением нанокомпозитных электролитов со структурой ядро/оболочка и солевых композитов. Приведены сведения о новых конструкционных решениях - однослойных и однокамерных топливных элементах. Оценены перспективы предлагаемых подходов.

Филиппов, С. П. (академик; доктор технических наук; директор; Институт энергетических исследований Российской академии наук).
Водородная энергетика: перспективы развития и материалы / С. П. Филиппов, А. Б. Ярославцев. - Текст : электронный
// Успехи химии. - 2021. - Т. 90, № 6. - С. 627-643. - ISSN 0042-1308. - URL: https://elibrary.ru/contents.asp?id=45712312. - Библиогр.: с. 639-643 (290 назв. ). - 5 рис., 2 табл.

Авторы: Филиппов, С. П., Ярославцев, А. Б.

Аннотация: Рассмотрены перспективы развития мировой водородной энергетики. Особое внимание уделено созданию материалов, обеспечивающих технологическую цепочку этого направления, включая получение, очистку, хранение водорода и выработку электроэнергии. Отмечена основная роль катализаторов - наночастиц металлов или сплавов, нанесенных на оксидные носители, - при получении водорода конверсией природного газа либо спиртов. Альтернативный подход заключается в пиролизе углеводородов, продуктами которого являются водород и углерод. Прямое получение высокочистого водорода возможно с привлечением электролиза или процессов мембранного катализа. Наряду с традиционными способами хранения водорода, такими как компримирование и сжижение, рассмотрены сорбция сплавами, а также химическое преобразование в жидкие носители (аммиачный и толуольный циклы). Для производства энергии с использованием водорода служат топливные элементы, ключевую роль в которых играют катализаторы и протонпроводящие мембраны. Показано, что с применением бинарных сплавов платины или структур "ядро в оболочке" на углеродных либо оксидных носителях процессы электровосстановления кислорода и электроокисления CO в низкотемпературных топливных элементах облегчаются, а высокие значения проводимости и селективности обеспечиваются перфторированными сульфокислотными мембранами. Большая стоимость последних определяет потребность в разработке альтернативных мембранных материалов. Основной проблемой высокотемпературных топливных элементов является необходимость снижения рабочей температуры и омических потерь, перспективным решением которой может быть создание тонкопленочных материалов и замена кислородпроводящих керамических мембран на протонпроводящие.