Երկբևեռ թիթեղների և էլեկտրոլիզատորների և վառելիքի բջիջների հոսանքի կոլեկտորների օքսիդացումից պինդ պոլիմերային էլեկտրոլիտով պաշտպանության մեթոդ: Երկբևեռ թիթեղ և նույն մետաղական երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղների արտադրության մեթոդ

ԷԼԵԿՏՐԱՔԻՄԻԱԿԱՆ ԷՆԵՐԳԻԱ. 2009. V. 9, No 3. S.161-165

UDC 66.02; 536,7;

ՋՐԱԾՆ-ՕԴ ՎԱՌԵԼԱԲՋԻԿՆԵՐԻ ՏԻՏԱՆԱՅԻՆ երկբևեռ թիթեղների մակերևութային մշակման մեթոդներ

Մ.Ս.Վլասկին, Է.Ի.Շկոլնիկով, Է.Ա.Կիսելևա, Ա.Ա.Չինենով* և Վ.Պ.Խարիտոնով*

Նոր էներգետիկ խնդիրների ինստիտուտ JIHT RAS, Մոսկվա, Ռուսաստան *ՓԲԸ «Ռիմոս», Մոսկվա, Ռուսաստան Էլ. [էլփոստը պաշտպանված է]

Ստացվել է 2009 թվականի հունիսի 11-ին

Հոդվածը նվիրված է երկբևեռ թիթեղների (ԲՊ) մակերևութային մշակումների ազդեցության ուսումնասիրությանը վառելիքային բջիջների հատուկ էլեկտրական բնութագրերի վրա։ Ուսումնասիրությունները կատարվել են տիտանի հիմքով թիթեղների վրա։ Դիտարկվում է BP-ի մշակման երկու եղանակ՝ էլեկտրաքիմիական ոսկեզօծում և ածխածնի իոնային իմպլանտացիա: Ներկայացված են վերը նշված տեխնոլոգիաների համառոտ նկարագրությունները, ինչպես նաև փորձերի մեթոդաբանությունն ու արդյունքները։ Ցույց է տրված, որ տիտանային BP-ների մակերեսի և՛ ոսկեզօծումը, և՛ ածխածնային դոպինգը բարելավում են FC-ների էլեկտրական բնութագրերը: FC ohmic դիմադրության հարաբերական նվազումը՝ համեմատած չծածկված տիտանի թիթեղների հետ, կազմել է 1,8՝ էլեկտրաքիմիական ոսկեզօծման և 1,4՝ իոնային իմպլանտացիայի համար:

ՀիմնաբառերԲանալի բառեր՝ ջրածին-օդ վառելիքի բջիջներ, տիտանի վրա հիմնված երկբևեռ թիթեղներ, ածխածնի իմպլանտացիա, դիմադրողականության սպեկտրոսկոպիա:

Աշխատանքը նվիրված է երկբևեռ թիթեղների (ԲՊ) մակերեսային վերամշակումների ազդեցության հետազոտությանը վառելիքի ce)(ներ (FC) հատուկ էլեկտրական բնութագրերի վրա: Հետազոտություններ են իրականացվել տիտանների հիման վրա թիթեղների վրա: BP-ի մշակման երկու եղանակ. Էլեկտրաքիմիական ոսկեզօծում և ածխածնի իոնային իմպլանտացիա Աշխատանքում ներկայացված են ստացված տեխնոլոգիաների կարճ նկարագրությունները, ինչպես նաև փորձերի տեխնիկան և արդյունքները: Աշխատանքում ցույց է տրված, որ ոսկեզօծման և իոնային իմպլանտացիայի արդյունքում ածխածնի տիտանական BP-ի էլեկտրական բնութագրերը բարելավվում են: Օմիկ դիմադրության FC-ի հարաբերական նվազումը «մաքուր» տիտանական թիթեղների համեմատ կազմել է 1.8 էլեկտրաքիմիական ոսկեզօծման և 1.4 իոնային իմպլանտացիայի համար:

Բանալի բառեր՝ ջրածին-օդ վառելիքի բջիջներ, երկբևեռ տիտանային հիմքով թիթեղներ, ածխածնի իմպլանտացիա, դիմադրողականության սպեկտրոսկոպիա:

ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ

Ներկայումս աշխարհում օգտագործվում են երկու հիմնական տեսակի նյութեր BP-ի համար՝ BP ածխածնի կամ գրաֆիտի պոլիմերային կոմպոզիտներից և մետաղական BP:

Գրաֆիտ BP-ի ոլորտում հետազոտությունները հանգեցրել են նրանց ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների և հատուկ բնութագրերի զգալի բարելավմանը: Գրաֆիտի վրա հիմնված PSU-ները ավելի դիմացկուն են կոռոզիայից, քան մետաղականները, սակայն դրանց հիմնական թերությունը դեռևս նրանց թույլ մեխանիկական ուժն է, ինչը թույլ չի տալիս դրանց օգտագործումը վառելիքի բջիջներում տրանսպորտի և շարժական շարժական էլեկտրակայանների համար:

Այս առումով մետաղները մի քանի անկասկած առավելություններ ունեն ածխածնային նյութերի նկատմամբ: Դրանք բնութագրվում են ավելի բարձր ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակությամբ, ծակոտիների բացակայությամբ, գազի անթափանցելիությամբ և բարձր մեխանիկական ուժով։ Մետաղական PSU-ները նույնպես ավելի խնայող են, քան գրաֆիտի PSU-ները: Այնուամենայնիվ, մետաղների վերը նշված բոլոր առավելությունները հիմնականում արժեզրկվում են այնպիսի թերությունների պատճառով, ինչպիսիք են ցածր կոռոզիոն դիմադրությունը և ածխածնային գազի դիֆուզիոն շերտերի (GDLs) հետ շփման բարձր դիմադրությունը:

Ամենահեռանկարային մետաղը, որպես էլեկտրամատակարարման նյութերի արտադրության նյութ, տիտանն է: Աշխատանքը ներկայացնում է տիտանի PSU-ների որոշ առավելություններ: Տիտանը լավ մեխանիկական հատկություններ ունի, և տիտանի իոններով աղտոտումը վտանգավոր չէ մեմբրանի էլեկտրոդային միավորի (MEA) կատալիզատորի համար: Տիտանի կոռոզիոն դիմադրությունը նույնպես մետաղների մեջ ամենաբարձրներից է, սակայն վառելիքի բջիջների ագրեսիվ միջավայրում տիտանը դեռ պետք է պաշտպանված լինի կոռոզիայից: Տիտանի ծածկույթների որոնման լրացուցիչ գործոնը ածխածնի HDS-ների հետ շփման բարձր դիմադրությունն է:

Մեր լաբորատորիան (JIHT RAS Laboratory of Aluminum Hydrogen Energy) զբաղվում է ջրածնային-օդ վառելիքի բջիջների (HHFC) վրա հիմնված էներգիայի շարժական աղբյուրների մշակմամբ: Որպես BP նյութ ընտրվել է տիտանը, այդ թվում՝ վերը նշվածի պատճառով: Ավելի վաղ մեր կողմից իրականացված աշխատանքները հաստատեցին ծածկույթների և/կամ դրա լրացուցիչ մշակման մեթոդների որոնման անհրաժեշտությունը։

Տիտանի մակերեսը պաշտպանելու հայտնի միջոցը այն ոսկով ծածկելն է: Այս ծածկույթը մեծացնում է կոռոզիոն դիմադրությունը և նվազեցնում վառելիքի բջիջի ohmic դիմադրությունը, ինչը հանգեցնում է դրա էլեկտրական բնութագրերի բարելավմանը: Այնուամենայնիվ, այս տեխնոլոգիան

© 2009 թ

M. S. VLASKIN, E. I. SHKOLNIKOV, E. A. KISELEVA, A. A. CHINENOV, V. P. KHARITONOV

թանկ, հիմնականում թանկարժեք մետաղների օգտագործման պատճառով։

Այս հոդվածում, ի լրումն էլեկտրաքիմիական ոսկեզօծման, դիտարկվում է տիտանից PB-ի պատրաստման մեթոդ՝ դրա հետագա մշակմամբ իոնային իմպլանտացիայի միջոցով: BP-ի մակերեսը ածխածնի հետ համաձուլումը ստեղծում է լրացուցիչ կոռոզիայից պաշտպանություն և նվազեցնում է ածխածնի GDS-ի հետ շփման դիմադրությունը: Այս տեխնոլոգիան խոստանում է նվազեցնել PSU-ների արտադրության արժեքը՝ միաժամանակ պահպանելով բարձր էլեկտրական բնութագրերը:

Թուղթը ներկայացնում է փորձերի արդյունքները, որոնք համեմատում են «մաքուր» տիտանի (այսինքն՝ առանց ծածկույթների), ոսկով էլեկտրաքիմիապես պատված տիտանի և իոնային իմպլանտացիայի մեթոդով ածխածնի հետ համաձուլված տիտանի էլեկտրական բնութագրերը:

1. ՓՈՐՁԱՌՆԱԿԱՆ ՏԵԽՆԻԿԱ

Որպես էլեկտրական բնութագրիչներ ընտրվել են հոսանք-լարման կորը և FC դիմադրությունը, որոնց օգնությամբ տիտանից PSU-ի արտադրության վերը նշված մեթոդները համեմատվել են միմյանց հետ։ Փորձերն իրականացվել են «Էլինս» ՍՊԸ-ի կողմից արտադրված Z-500PX (պոտենցիոստատի գործառույթներով) մասնագիտացված դիմադրողականաչափի վրա։ FC-ը բեռնված էր էլեկտրոնային բեռնվածքով, որը ներկառուցված էր դիմադրության մեջ պոտենցիոստատիկ ռեժիմում 800, 700, 600 և 500 մՎ լարման դեպքում: Յուրաքանչյուր լարման ժամանակ FC-ն պահվում էր 2000 վրկ՝ կայուն վիճակի հասնելու համար, որից հետո հետևում էր դիմադրության չափումը: Յուրաքանչյուր դեպքում, բացահայտումից հետո և

երբ վառելիքի մարտկոցը հասել է անշարժ վիճակի, վերցվել է 5 հոդոգրաֆ: Իմպեդանսը չափելիս անհանգստացնող սինուսոիդային լարման ազդանշանի ամպլիտուդը եղել է 10 մՎ, հաճախականության միջակայքը՝ 105–1 Հց։ Հոսանք-լարման կորերը գծագրվել են անշարժ արժեքներից:

Բոլոր փորձերն իրականացվել են հատուկ պատրաստված մոդելային փորձնական HVFE-ների վրա (նկ. 1): Փորձարկման տարրը մեկ MEA է, որը գտնվում է երկու հոսանք հավաքող թիթեղների միջև, որոնք FC մարտկոցների ծայրային թիթեղների անալոգներն են: Ընթացիկ կոլեկտորային թիթեղների ընդհանուր չափը 28x22 մմ է, հաստությունը՝ յուրաքանչյուրը 3 մմ: Ընթացիկ հավաքածուի հարմարության համար թիթեղները ունեն հատուկ «պոչեր» 4x4 մմ: Ակտիվ մակերեսի չափը 12x18 մմ (2,16 սմ2): Ջրածինը մատակարարվում է MEA-ին անոդային հոսանքի կոլեկտորային ափսեի միջոցով և տարածվում է այս ափսեի ակտիվ մակերևույթի վրա տվյալ հոսքի դաշտի համաձայն: Օդը սնուցում է VVTE-ն բնական կոնվեկցիայի շնորհիվ: Կաթոդային կոլեկտորային ափսեը ունի 2 մմ տրամագծով 4 ալիք՝ ակտիվ մակերեսի տարածքում բացվածքներով: Ալիքի երկարությունը, որով օդը տարածվում է, 22 մմ է։ Երեք տարրերից բաղկացած MEA-ները պատրաստված են Mayop 212-ից, պլատինե կատալիզատորի սպառումով 0,2 մգ/սմ2 անոդում և 0,5 մգ/սմ2 կաթոդում:

Փորձնական VVTE-ն հավաքվել է նույն բաղադրիչներից, բացառությամբ ընթացիկ կոլեկտորային թիթեղների: Երեք զույգ հոսանք հավաքող թիթեղներ պատրաստվել են VT1-0 տիտանից: Առաջին զույգը «մաքուր» աղացած տիտան էր

Բրինձ. 1. Փորձարկել վառելիքի բջիջը փլվող վիճակում: Մանրամասները ձախից աջ՝ անոդի հոսանքի կոլեկցիոների թիթեղ, կնիք, անոդ GDS, MEA, կաթոդ HDS, կնիք, կաթոդային հոսանքի կոլեկտորի թիթեղ; ներքևում - ամրացնող պտուտակներ և ընկույզներ

ափսեներ, այսինքն՝ առանց ծածկույթների և որևէ լրացուցիչ մշակման։ Երկրորդը պատվել է 3 մկմ հաստությամբ ոսկով 2 մկմ հաստությամբ նիկելի ենթաշերտի միջոցով ստանդարտ էլեկտրաքիմիական մեթոդով: Երրորդ զույգը ածխածնի հետ լիցքավորվել է իոնային իմպլանտացիայի միջոցով:

Իոնների իմպլանտացիայի տեխնոլոգիական գործընթացը հայտնի է մոտ 50 տարի։ Այն հիմնված է նյութի արագացված իոնների ներմուծման վրա նպատակային նյութ՝ դրա մակերեսի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները փոխելու համար: Տիտանի BP-ի և ծայրամասային թիթեղների իոնային իմպլանտացիա իրականացվել է «RIMOS» ՓԲԸ մասնագիտացված ստենդում: Ստենդը ներարկիչ է, որն ունակ է ստեղծել տարբեր նյութերի արագացված իոնային ճառագայթներ բարձր յուղազերծ վակուումի պայմաններում: Այս տակդիրի վրա տեղադրված տիտանի թիթեղները ունեն բարձր կոռոզիոն դիմադրություն և համաձուլվածքի շարունակականություն: Տիտանի թիթեղները ենթարկվել են իոնային ճառագայթով մշակման 20 կՎ իոնային էներգիայի, իմպլանտացիայի դոզան 1018 սմ-2 և վերամշակված արտադրանքի 300 °C ± 10 °C ջերմաստիճանում:

Ածխածնի իմպլանտացիայի չափաբաժինը չափվել է փայլեցված տիտանի ափսեի բաշխման պրոֆիլի խորության երկայնքով՝ երկրորդային իոնային զանգվածային սպեկտրոմետրիայի մեթոդով CAMECA 1M84B սարքավորման վրա (Ֆրանսիա): Տիտանի մեջ ածխածնի կոնցենտրացիայի բաշխման կորը ներկայացված է նկ. 2. Ըստ նկարի՝ ածխածնային մակերեսային շերտի խորությունը 200^220 նմ է, ինչը բավարար է BP-ի մակերեսի սկզբունքորեն նոր ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ ստանալու համար։

1016 _I_I_I_I_I_I_I_I_I_I

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Խորությունը, միկրոն

Բրինձ. 2. Տիտանի մեջ ածխածնի կոնցենտրացիայի բաշխման կորը

2. ԱՐԴՅՈՒՆՔՆԵՐ ԵՎ ՔՆՆԱՐԿՈՒՄ

Նկ. Նկար 3-ը ցույց է տալիս վոլտ-ամպերի կորերը և տարբեր հոսանք հավաքող թիթեղներով վառելիքի բջիջների համապատասխան հզորության խտության կորերը: Հոսանքի և հզորության բացարձակ արժեքները կապված են MEA ակտիվ մակերեսի հետ, որը 2,16 սմ2 է: Նկարից հստակ հետևում է, որ և՛ ածխածնի, և՛ էլեկտրաքիմիական ոսկեզօծումը հանգեցնում է վառելիքի բջիջների առանձնահատկությունների բարելավմանը: Հարկ է նշել, որ վոլտ-ամպերի բնութագրերը միաժամանակ ցուցադրում են ակտիվացման, օհմիական և դիֆուզիոն կորուստները վառելիքի մարտկոցում: Ակտիվացման կորուստները կապված են էլեկտրոդային ռեակցիաների էներգետիկ արգելքի հաղթահարման հետ, ohmic կորուստները էլեկտրահաղորդիչ FC շերտերից յուրաքանչյուրի էլեկտրական դիմադրության գումարն է և նրանց միջև շփման դիմադրությունները, իսկ դիֆուզիոն կորուստները կապված են ռեակտիվների մատակարարման բացակայության հետ: MEA արձագանքման շրջան. Չնայած այն հանգամանքին, որ հոսանքի խտությունների տարբեր ոլորտներում, որպես կանոն, գերակշռում է վերը թվարկված երեք տեսակի կորուստներից մեկը, վոլտ-ամպեր կորերը և հզորության խտության կորերը բավարար չեն. քանակականացում BP-ի (վերջնական թիթեղների) մշակման այս կամ այն ​​մեթոդը: Մեր դեպքում հետաքրքրություն են ներկայացնում ՖԿ-ների օմիկական կորուստները։ Ակտիվացման և դիֆուզիոն կորուստները առաջին մոտավորմամբ բոլոր վառելիքի բջիջների համար նույնն են. ակտիվացման կորուստներ՝ կապված նույն MEA-ի օգտագործման հետ՝ նույն կատալիզատորի սպառմամբ, դիֆուզիոն կորուստներ՝ փորձնական հոսանքի կոլեկտորի թիթեղների նույն ձևավորման պատճառով:

Փորձերի ընթացքում ստացված դիմադրողականության հոդոգրաֆները օգտագործվել են օմիկ կորուստները բացահայտելու համար։ Փորձերի այս մասի արդյունքները ներկայացված են Նկ. 4. Որպես օրինակ՝ նկարները ցույց են տալիս յուրաքանչյուր դեպքում վերցված հինգ հոդոգրաֆներից մեկը ՖԿ-ի անշարժ վիճակին հասնելուց հետո:

Իմպեդանսային սպեկտրոսկոպիան հնարավորություն է տալիս քանակականացնել FC-ների էլեկտրական կորուստները: Թերթերը տալիս են նկարագրություն այս մեթոդը VVTE-ի հետ կապված: Համաձայն հոդոգրաֆների մեկնաբանման կանոնների՝ օհմական դիմադրությունը դիմադրության իրական մասն է բարձր հաճախականություններում (/ = 105-104 Հց): Արժեքն ընտրվում է բարձր հաճախականության շրջանում հոդոգրաֆի աբսցիսային առանցքի (1մ R = 0) հատման կետում: Նաև հոդոգրաֆների օգնությամբ հայտնաբերվում է էլեկտրոդի/էլեկտրոլիտի մակերեսի կրկնակի շերտի հզորությունը։ Հոդոգրաֆի կիսաշրջանի տրամագիծը բնութագրում է այս շերտով լիցքի անցման ընդհանուր դիմադրությունը: Նկ. Տեսականու մեջ ներկայացված են 4 դիմադրողական հոդոգրաֆներ

M. S. VLASKIN, E. I. SHKOLNIKOV, E. A. KISELEVA, A. A. CHINENOV, V. P. KHARITONOV

Բրինձ. 3. Վոլտ-ամպեր կորեր (a) և համապատասխան հզորության խտության կորեր (b). - - - չծածկված տիտան,

W- - տիտան + C, -■- - տիտան + N1 + Au

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

1տ, 3.8-ից 3.4 3.0 2.6 2.2 1.8 1.4 1.0 0.6

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Բրինձ. Նկար 4. TE դիմադրություն մշտական ​​բևեռացման ժամանակ, mV: a - 800, b - 700 c - 600, d - 500. - չծածկված տիտան;

Տիտանի + N1 + Au; o - տիտան + C

105-1 Հց հաճախականություններ, քանի որ հարկ է նշել վառելիքի բջիջների բավականին բարձր դիֆուզիոն կորուստները (ավելի քան 2 Ohm-cm2): Այնուամենայնիվ, սա տիտանի թիթեղների մակերևութային մշակման հետևանք չէ, այլ կապված է կաթոդային հոսանքի կոլեկցիոների ափսեի նախագծման և բնական կոնվեկցիայի պայմանների հետ, երբ օդը մատակարարվում է MEA:

Աղյուսակում ներկայացված են օհմական դիմադրության բացարձակ արժեքները՝ կախված վառելիքի բջիջի բևեռացումից և դրա ընթացիկ հավաքող թիթեղների մշակման եղանակից, ինչպես նաև դրանց համակարգված սխալներից: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ ոսկե ծածկը նվազեցնում է ընդհանուր օհմական դիմադրությունը մոտ 1,8 գործակցով, համեմատած չծածկված տիտանի հետ՝ շփման կորուստների նվազման պատճառով: Ածխածնի իոններով դոպինգը տալիս է համապատասխանաբար ~ 1,4 անգամ ավելացում: Վստահության միջակայքի արժեքը ցույց է տալիս օհմական դիմադրության արժեքների չափումների բարձր ճշգրտությունը:

Վառելիքի բջիջի (Օհմ) օհմական դիմադրություն՝ հոսանք հավաքող թիթեղներով, որոնք պատրաստված են չծածկված տիտանից, տիտանից՝ էլեկտրաքիմիականորեն պատված N1, Au-ով և C+ իոններով պատված տիտանից՝ կախված վառելիքի բջիջի բևեռացումից։

Նմուշ TE լարման, mV

Տիտանի առանց ծածկույթի 0,186 0,172 0,172 0,169

Titanium+Ni, Au 0.1 0.098 0.097 0.093

Տիտանի + C 0,131 0,13 0,125 0,122

Այսպիսով, ապացուցված է, որ տիտան BP-ի և՛ ոսկյա ծածկը, և՛ ածխածնային համաձուլվածքը նվազեցնում են դրանց շփման դիմադրությունը ածխածնային HDD-ների հետ: Վաֆլիները ոսկով պատելը պարզվում է, որ էլեկտրական բնութագրերի առումով մի փոքր ավելի ձեռնտու է, քան իոնային իմպլանտացիայի միջոցով դրանց մշակումը։

Վերոնշյալ բոլորը հուշում են, որ դիտարկված տեխնոլոգիաներից և՛ մեկը, և՛ մյուսը կարող են օգտագործվել տիտանի BP-ի մշակման համար:

ՄԱՏԵՆԱԳՐՈՒԹՅՈՒՆ

1. Middelman E., Kout W, Vogelaar B., Lenssen J., Waal E. de, //J. Էլեկտրաէներգիայի աղբյուրներ. 2003 թ. 118. P. 44-46.

2. Dobrovolsky Yu.A., Ukshe A.E., Levchenko A.V., Arkhangelsky I.V., Ionov S.G., Avdeev V.V., Aldoshin S.M. // Հանդես. Ռոս. քիմ. նրանց մասին. D. I. Մենդելեև. 2006. Հատոր 1, թիվ 6: Ս.83-94.

3. S.-Wang H, Peng J., Lui W.-B., Zhang J.-S. // J. Power Sources. 2006. Հատ.162. P.486-491.

4. Davies D.P., Adcock P.L., Turpin M., Rowen S.J., J. Appl. Էլեկտրաքիմ. 2000. Հատ.30. Պ.101-105.

5. Է. Ի. Շկոլնիկով, Մ. Ս. Վլասկին, Ա. Ս. Իլյուխին և Ա. Բ. Տարասենկո, Էլեկտրոխիմ: էներգիա. 2007. V.7, No 4 S. 175-182.

6. Շկոլնիկով Է.Ի., Վլասկին Մ.Ս., Իլյուխին Ա.Ս., Ժուկ Ա.Զ., Շեյնդլին Ա.Է. // J. Power Sources. 2008. Հատ.185. P.967-972.

7. Fabian T., Posner J. D., O "Hayre R., Cha S.-W., Eaton J. K., Prinz F. B., Santiago J. G. // J. Power Sources. 2006 թ. հատոր 161. P. 168-182:

8. Իոնների իմպլանտացիա կիսահաղորդիչներում և այլ նյութերում. Շաբ. Արվեստ. Մ.: Միր, 1980:

9. Պլեշիվցև Ն.Վ., Բաժին Ա.Ի. Նյութերի վրա իոնային ճառագայթների ազդեցության ֆիզիկա. Մ.: Վուզովսկայա կնիգա, 1998:

10. Իոնների իմպլանտացիա. Մոսկվա: Մետալուրգիա, 1985 թ.

11. Պատ. 2096856 ՌԴ, IPC՝ H01J027 / 24, H01J003 / 04 / Mashkovtsev BN. Իոնային ճառագայթի արտադրության մեթոդ և դրա իրականացման սարք:

12. Պատ. 2277934 ՌԴ, IPC՝ A61L2/00, A61L2/14 / Kharitonov V.P., Chinenov A.A., Simakov A.I., Samkov A.V. Բժշկական սարքավորումների արտադրանքի իոնային ճառագայթով մշակման սարք:

13. Պատ. 2109495 ՌԴ, IPC՝ A61F002/24 / Իոսիֆ Ն.Ա., Կևորկովա Ռ.Ա.,. Սամկով Ա.Վ., Սիմակով Ա.Ի., Խարիտոնով Վ.Պ., Չինենով Ա.Ա. Արհեստական ​​սրտի փական և դրա պատրաստման եղանակը.

14. Cooper K.R., Ramani V., Fenton J.M., Kunz H.R. Փորձարարական մեթոդներ և տվյալների վերլուծություն պոլիմերային էլեկտրոլիտային վառելիքի բջիջների համար, Scribner Associates, Inc., Illinois, 2005 թ. 122 p.

15. Ազգային էներգետիկ տեխնոլոգիաների լաբորատորիա. Fuel Cell Hand Book, վեցերորդ հրատարակություն, G&G Services Parsons, Inc. Morgantown, West Virginia, 2002. 352 p.

Պինդ մարմնի ֆիզիկայի ինստիտուտում արտադրված SOFC էլեկտրոդներ՝ կանաչ՝ անոդ և սև՝ կաթոդ։ Վառելիքի բջիջները տեղակայված են երկբևեռ թիթեղների վրա SOFC մարտկոցների համար

Վերջերս ընկերս այցելեց Անտարկտիդա: Զվարճալի ճամփորդություն! նա ասաց ճանապարհորդական բիզնեսայն հավասարապես մշակված է ճանապարհորդին տեղ հասցնել և թույլ տալ, որ նա վայելի բևեռային շրջանի դաժան շքեղությունը՝ առանց սառչելու մինչև մահ: Եվ սա այնքան էլ հեշտ չէ, որքան կարող է թվալ, նույնիսկ հաշվի առնելով ժամանակակից տեխնոլոգիաներԱնտարկտիդայում էլեկտրաէներգիան և ջերմությունը ոսկով արժեն: Դատեք ինքներդ, սովորական դիզելային գեներատորները աղտոտում են կուսական ձյունը և պահանջում են առաքում մեծ թվովվառելիքը և վերականգնվող էներգիայի աղբյուրները դեռևս այնքան էլ արդյունավետ չեն: Օրինակ, Անտարկտիդայի զբոսաշրջիկների կողմից սիրված թանգարանային կայարանում ամբողջ էներգիան առաջանում է քամու և արևի ուժից, բայց թանգարանի ներսում զով է, և չորս խնամակալներ ցնցուղ են ընդունում բացառապես նավերով, որոնք հյուրեր են բերում իրենց մոտ:

Մշտական ​​և անխափան սնուցման հետ կապված խնդիրները ծանոթ են ոչ միայն բևեռային հետազոտողներին, այլև ցանկացած արտադրողին և հեռավոր վայրերում ապրող մարդկանց:

Դրանք կարող են լուծվել էներգիայի պահպանման և գեներացման նոր եղանակներով, որոնց թվում ամենահեռանկարայինն են քիմիական ընթացիկ աղբյուրները։ Այս մինի-ռեակտորներում քիմիական փոխակերպումների էներգիան ուղղակիորեն, առանց ջերմության փոխակերպման, վերածվում է էլեկտրականության։ Այսպիսով, կորուստները և, համապատասխանաբար, վառելիքի սպառումը կտրուկ նվազում են։

Քիմիական էներգիայի աղբյուրներում կարող են տեղի ունենալ տարբեր ռեակցիաներ, և յուրաքանչյուրն ունի իր առավելություններն ու թերությունները. ոմանց գոլորշին արագ սպառվում է, մյուսները կարող են աշխատել միայն որոշակի պայմաններում, օրինակ՝ ծայրահեղ բարձր ջերմաստիճանի կամ խիստ սահմանված վառելիքի վրա, օրինակ. որպես մաքուր ջրածին: Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի պինդ մարմնի ֆիզիկայի ինստիտուտի (ISSP RAS) մի խումբ գիտնականներ՝ ղեկավարությամբ. Սերգեյ Բրեդիխինխաղադրույք է կատարել, այսպես կոչված, պինդ օքսիդ վառելիքի բջիջի (SOFC) վրա: Գիտնականները վստահ են, որ ճիշտ մոտեցման դեպքում այն ​​կկարողանա փոխարինել Արկտիկայի անարդյունավետ գեներատորներին։ Նրանց նախագծին աջակցել է «2014-2020 թվականների հետազոտություն և զարգացում» Դաշնային թիրախային ծրագրի շրջանակներում:

Սերգեյ Բրեդիխինը, FTP նախագծի ղեկավար «Լաբորատոր մասշտաբային տեխնոլոգիայի մշակում հարթ SOFC-ների արտադրության համար և դրանց հիման վրա տարբեր նպատակների և կառույցների համար էլեկտրակայաններ ստեղծելու հայեցակարգը, ներառյալ հիբրիդները, փոքր-ի արտադրությամբ և փորձարկումով: 500 - 2000 Վտ հզորությամբ էլեկտրակայանի մասշտաբային փորձնական նմուշ

Առանց աղմուկի և փոշու, բայց լիարժեք վերադարձով

Այսօր էներգետիկ արդյունաբերության մեջ պայքարը օգտակար էներգաարտադրության համար է. գիտնականները պայքարում են արդյունավետության յուրաքանչյուր տոկոսի համար: Լայնորեն օգտագործվում են ածխաջրածնային վառելիքի վրա ներքին այրման սկզբունքով աշխատող գեներատորներ՝ մազութ, ածուխ, բնական գազ (վառելիքի վերջին տեսակն ամենաէկոլոգիապես մաքուրն է): Դրանց օգտագործման ընթացքում կորուստները զգալի են. նույնիսկ առավելագույն օպտիմալացման դեպքում նման կայանքների արդյունավետությունը չի գերազանցում 45%-ը: Միաժամանակ, դրանց շահագործման ընթացքում առաջանում են ազոտի օքսիդներ (NOx), որոնք մթնոլորտում ջրի հետ փոխազդելու դեպքում վերածվում են բավականին ագրեսիվ թթուների։

SOFC մարտկոց մեխանիկական բեռի տակ

Պինդ օքսիդի վառելիքի բջիջները (SOFC) չունեն այս «կողմնակի ազդեցությունները»: Նման կայանքները ունեն ավելի քան 50% արդյունավետություն (և դա միայն էլեկտրաէներգիայի արտադրության մասով, և հաշվի առնելով ջերմային արտադրանքը, արդյունավետությունը կարող է հասնել 85-90%), և նրանք վտանգավոր միացություններ չեն արտանետում մթնոլորտ:

«Սա շատ կարևոր տեխնոլոգիա է Արկտիկայի կամ Սիբիրի համար, որտեղ հատկապես կարևոր են շրջակա միջավայրը և վառելիքի մատակարարման հետ կապված խնդիրները: Քանի որ SOFC-ները մի քանի անգամ ավելի քիչ վառելիք են սպառում, բացատրեց Սերգեյ Բրեդիխինը։ «Նրանք պետք է անդադար աշխատեն, ուստի հարմար են բևեռային կայանում կամ հյուսիսային օդանավակայանում աշխատելու համար»:

Վառելիքի համեմատաբար ցածր սպառման դեպքում նման տեղադրումը նույնպես աշխատում է առանց սպասարկման մինչև 3-4 տարի: «Դիզելային գեներատորը, որն այժմ ամենաշատ օգտագործվողն է, յուրաքանչյուր հազար ժամը մեկ յուղի փոփոխություն է պահանջում: Իսկ SOFC-ն աշխատում է 10-20 հազար ժամ առանց սպասարկման»,- ընդգծեց ISSP-ի կրտսեր գիտաշխատող Դմիտրի Ագարկովը։

Գաղափարից մինչև մարտկոց

SOFC-ի շահագործման սկզբունքը բավականին պարզ է. Դրանք «մարտկոց» են, որոնցում հավաքվում են պինդ օքսիդի վառելիքի բջիջների մի քանի շերտեր։ Յուրաքանչյուր տարր ունի անոդ և կաթոդ, վառելիքը նրան մատակարարվում է անոդի կողմից, իսկ օդը մատակարարվում է կաթոդի կողմից: Հատկանշական է, որ ամենահարմարը SOFC-ի համար տարբեր տեսակներվառելիքը մաքուր ջրածնից մինչև ածխածնի երկօքսիդև տարբեր ածխաջրածնային միացություններ։ Անոդում և կաթոդում տեղի ունեցող ռեակցիաների արդյունքում սպառվում է թթվածինը և վառելիքը, և էլեկտրոդների միջև առաջանում է իոնային հոսանք։ Երբ մարտկոցը ներկառուցվում է էլեկտրական շղթայի մեջ, հոսանքը սկսում է հոսել այդ շղթայում:

100×100 մմ չափսի SOFC-ների մարտկոցում հոսանքների և ջերմաստիճանի դաշտերի բաշխման համակարգչային մոդելավորում:

SOFC-ի շահագործման տհաճ առանձնահատկությունը բարձր ջերմաստիճանի անհրաժեշտությունն է: Օրինակ, Ռուսաստանի Գիտությունների ակադեմիայի Պինդ մարմնի ֆիզիկայի ինստիտուտում հավաքված նմուշը գործում է 850°C ջերմաստիճանում: Ջերմանալու համար աշխատանքային ջերմաստիճանը, գեներատորին անհրաժեշտ է մոտ 10 ժամ, բայց հետո այն կաշխատի մի քանի տարի։

Պինդ օքսիդի բջիջները, որոնք մշակվում են Պինդ վիճակի ֆիզիկայի ինստիտուտում, կարտադրեն մինչև երկու կիլովատ էլեկտրաէներգիա՝ կախված վառելիքի ափսեի չափից և մարտկոցում այդ թիթեղների քանակից: Արդեն հավաքվել և փորձարկվել են 50 վտ հզորությամբ մարտկոցների փոքր մակետներ:

Առանձնահատուկ ուշադրություն պետք է դարձնել հենց ափսեներին: Մեկ ափսեը բաղկացած է յոթ շերտից, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իր գործառույթը։ Կաթոդի և անոդի երկու շերտերը կատալիզացնում են ռեակցիան և թողնում էլեկտրոնների միջով, նրանց միջև եղած կերամիկական շերտը մեկուսացնում է տարբեր միջավայրեր (օդ և վառելիք), բայց թույլ է տալիս լիցքավորված թթվածնի իոններին անցնել: Միևնույն ժամանակ, թաղանթն ինքնին պետք է բավականաչափ ամուր լինի (այս հաստության կերամիկան շատ հեշտությամբ վնասվում է), ուստի այն ինքնին բաղկացած է երեք շերտից. կենտրոնականը տալիս է անհրաժեշտը. ֆիզիկական հատկություններ- բարձր իոնային հաղորդունակություն, - և երկու կողմերի վրա դրված լրացուցիչ շերտերը տալիս են մեխանիկական ուժ: Այնուամենայնիվ, մեկ վառելիքի բջիջը շատ բարակ է `ոչ ավելի, քան 200 միկրոն հաստությամբ:

SOFC շերտեր

Բայց մեկ վառելիքի բջիջը բավարար չէ. ամբողջ համակարգը պետք է տեղադրվի ջերմակայուն կոնտեյների մեջ, որը մի քանի տարի կդիմանա շահագործման 850 ° C ջերմաստիճանում: Ի դեպ, նախագծի շրջանակներում, մետաղական կառուցվածքային տարրերը պաշտպանելու համար, Ռուսաստանի Գիտությունների ակադեմիայի Պինդ մարմնի ֆիզիկայի ինստիտուտի գիտնականներն օգտագործում են մեկ այլ նախագծի ընթացքում մշակված ծածկույթներ։

«Երբ մենք սկսեցինք այս նախագիծը, մենք բախվեցինք այն փաստի հետ, որ մենք ոչինչ չունենք մեր երկրում՝ ոչ հումք, ոչ սոսինձներ, ոչ հերմետիկներ», - ասաց Բրեդիխինը: «Մենք պետք է ամեն ինչ անեինք։ Մենք սիմուլյացիաներ արեցինք, վարժվեցինք փոքր վառելիքի բջիջների վրա հաբերի տեսքով: Մենք պարզեցինք, թե դրանք ինչ պետք է լինեն կազմի և կոնֆիգուրացիայի առումով և ինչպես պետք է տեղակայվեն»:

Բացի այդ, պետք է հաշվի առնել, որ վառելիքի բջիջը գործում է բարձր ջերմաստիճանի միջավայրում: Սա նշանակում է, որ անհրաժեշտ է ապահովել խստություն, ստուգել, ​​որ նպատակային ջերմաստիճանում նյութերը չեն արձագանքի միմյանց: Կարևոր խնդիր էր «սինխրոնիզացնել» բոլոր տարրերի ընդլայնումը, քանի որ յուրաքանչյուր նյութ ունի ջերմային ընդլայնման իր գծային գործակիցը, և եթե ինչ-որ բան համաձայնեցված չէ, շփումները կարող են հեռանալ, հերմետիկները և սոսինձները կարող են կոտրվել: Հետազոտողները արտոնագիր են ստացել այս տարրի արտադրության համար:

Իրականացման ճանապարհին

Հավանաբար սա է պատճառը, որ Պինդ մարմնի ֆիզիկայի ինստիտուտի Բրեդիխինի խումբը կառուցել է սկզբում նյութերի, ապա թիթեղների, իսկ վերջում՝ վառելիքի բջիջների և գեներատորների փուլային պատրաստման մի ամբողջ համակարգ: Բացի այս կիրառական թեւից, կա նաև հիմնարար գիտությամբ զբաղվող ուղղություն։

Պինդ մարմնի ֆիզիկայի ինստիտուտի պատերի ներսում իրականացվում է վառելիքի բջիջների յուրաքանչյուր խմբաքանակի որակի խիստ հսկողություն:

Այս նախագծի գլխավոր գործընկերը Կռիլովի պետական ​​հետազոտական ​​կենտրոնն է, որը հանդես է գալիս որպես էլեկտրակայանի առաջատար մշակող, ներառյալ անհրաժեշտ նախագծային փաստաթղթերի մշակումը և իր փորձնական գործարանում ապարատային սարքավորումների արտադրությունը: Աշխատանքների մի մասն իրականացվում է այլ կազմակերպությունների կողմից։ Օրինակ, կաթոդն ու անոդը բաժանող կերամիկական թաղանթ արտադրվում է Նովոսիբիրսկի NEVZ-Ceramics ընկերության կողմից:

Ի դեպ, նավաշինական կենտրոնի մասնակցությունը նախագծին պատահական չէ. Սուզանավերը և ստորջրյա դրոնները կարող են դառնալ SOFC-ի կիրառման ևս մեկ խոստումնալից տարածք: Նրանց համար նույնպես չափազանց կարևոր է, թե որքան ժամանակ նրանք կարող են ամբողջովին անցանց լինել:

Ծրագրի արդյունաբերական գործընկեր «Էներգիա առանց սահմանների» հիմնադրամը կարող է կազմակերպել Կրիլովսկու հիման վրա երկու կիլովատտ գեներատորների փոքր խմբաքանակների արտադրություն։ գիտական ​​կենտրոն, սակայն գիտնականները հույս ունեն արտադրության զգալի ընդլայնման։ Ըստ մշակողների, SOFC գեներատորում ստացված էներգիան մրցունակ է նույնիսկ Ռուսաստանի հեռավոր անկյուններում ներքին օգտագործման համար: Ակնկալվում է, որ նրանց համար մեկ կՎտժ-ի արժեքը կկազմի մոտ 25 ռուբլի, իսկ Յակուտիայում էներգիայի ներկայիս արժեքով մինչև 100 ռուբլի մեկ կՎտժ-ի համար, նման գեներատորը շատ գրավիչ է թվում: Շուկան արդեն պատրաստ է, վստահ է Սերգեյ Բրեդիխինը, գլխավորը ինքդ քեզ ապացուցելու ժամանակ ունենալն է։

Մինչդեռ արտասահմանյան ընկերություններն արդեն ներդնում են SOFC-ի վրա հիմնված գեներատորներ։ Այս ուղղությամբ առաջատարը ամերիկյան Bloom Energy-ն է, որն արտադրում է 100 կիլովատ հզորությամբ կայանքներ այնպիսի ընկերությունների հզոր համակարգչային կենտրոնների համար, ինչպիսիք են Google-ը, Bank of America-ն և Walmart-ը։

Գործնական օգուտը պարզ է. նման գեներատորներով աշխատող հսկայական տվյալների կենտրոնները պետք է անկախ լինեն էլեկտրաէներգիայի անջատումներից: Բայց բացի այդ, խոշոր ընկերությունները ձգտում են պահպանել առաջադեմ ընկերությունների իմիջը, որոնց մասին հոգ են տանում միջավայրը.

Միայն ԱՄՆ-ում նման «կանաչ» տեխնոլոգիաների մշակումը ենթակա է պետական ​​խոշոր վճարումների՝ մինչև 3000 դոլար արտադրվող էներգիայի յուրաքանչյուր կվտ-ի համար, ինչը հարյուրավոր անգամ ավելի է, քան ռուսական նախագծերի ֆինանսավորումը։

Ռուսաստանում կա ևս մեկ ոլորտ, որտեղ SOFC գեներատորների օգտագործումը շատ խոստումնալից է թվում. սա խողովակաշարերի կաթոդիկ պաշտպանությունն է: Խոսքն առաջին հերթին գազատարների և նավթատարների մասին է, որոնք հարյուրավոր կիլոմետրեր են ձգվում Սիբիրի ամայի լանդշաֆտի վրայով։ Հաստատվել է, որ մետաղական խողովակի վրա լարման դեպքում այն ​​ավելի քիչ ենթակա է կոռոզիայից: Այժմ կաթոդիկ պաշտպանության կայանները գործում են ջերմագեներատորների վրա, որոնք մշտական ​​հսկողության կարիք ունեն, և որոնց արդյունավետությունը կազմում է ընդամենը 2%: Նրանց միակ առավելությունը ցածր արժեքն է, բայց եթե երկարաժամկետ նայեք, ապա հաշվի առեք վառելիքի արժեքը (և դրանք սնվում են խողովակի պարունակությունից), և նրանց այս «վաստակը» անհամոզիչ է թվում: SOFC գեներատորների վրա հիմնված կայանների օգնությամբ հնարավոր է կազմակերպել ոչ միայն խողովակաշարի լարման անխափան մատակարարում, այլ նաև էլեկտրաէներգիայի փոխանցում հեռաչափական հետազոտությունների համար... Ասում են՝ Ռուսաստանը առանց գիտության խողովակ է։ Ստացվում է, որ նույնիսկ այս խողովակն առանց գիտության ու նոր տեխնոլոգիաների խողովակ է։

RU 2577860 արտոնագրի սեփականատերերը.

Գյուտը վերաբերում է վառելիքի բջիջների երկբևեռ թիթեղների և պինդ պոլիմերային էլեկտրոլիտով (SPE) էլեկտրոլիզատորների հոսանքի կոլեկտորների օքսիդացումից պաշտպանության մեթոդին, որը բաղկացած է. նախնական բուժումմետաղական ենթաշերտ՝ կիրառելով ազնիվ մետաղների էլեկտրահաղորդիչ ծածկույթ՝ մշակված մետաղի հիմքի վրա մագնետրոն-իոնային ցրման միջոցով։ Մեթոդը բնութագրվում է նրանով, որ մշակված ենթաշերտի վրա կիրառվում է էլեկտրական հաղորդիչ ծածկույթ շերտերով, որոնցից յուրաքանչյուրը ամրացվում է թթվածնի իոնների կամ իներտ գազի իմպուլսային իմպլանտացիայի միջոցով: Տեխնիկական արդյունքը կայուն ծածկույթի ստացումն է, որի ծառայության ժամկետը 4 անգամ ավելի է, քան ստացվածը նախատիպի կողմից և պահպանում է հաղորդիչ հատկությունները: 7 w.p. f-ly, 3 հիվանդ, 1 էջանիշ, 16 պր.,

Տեխնիկական ոլորտ

Գյուտը վերաբերում է քիմիական հոսանքի աղբյուրների ոլորտին և, մասնավորապես, մետաղական հոսանքի կոլեկտորների (էլեկտրոլիզատորների դեպքում) և երկբևեռ թիթեղների (վառելիքի բջիջների դեպքում՝ FC) պաշտպանիչ ծածկույթների ստեղծման մեթոդներին պինդ պոլիմերային էլեկտրոլիտով ( SPE): Էլեկտրոլիզի ընթացքում ընթացիկ կոլեկտորները, որոնք սովորաբար պատրաստված են ծակոտկեն տիտանից, մշտապես ենթարկվում են թթվածնի, օզոնի, ջրածնի ագրեսիվ միջավայրին, ինչը հանգեցնում է թթվածնի հոսանքի կոլեկտորի (անոդի) վրա օքսիդային թաղանթների ձևավորմանը, ինչի արդյունքում մեծանում է էլեկտրական դիմադրությունը, էլեկտրական հաղորդունակության և կատարողականի նվազում էլեկտրոլիզատոր. Հոսանքի ջրածնային կոլեկտորի (կաթոդի) վրա ծակոտկեն տիտանի մակերեսի հիդրոգենացման արդյունքում առաջանում է նրա կոռոզիոն ճեղքվածք։ Նման կոշտ պայմաններում մշտական ​​խոնավության պայմաններում աշխատելիս ընթացիկ կոլեկտորները և երկբևեռ թիթեղները կոռոզիայից հուսալի պաշտպանության կարիք ունեն:

Կոռոզիայից պաշտպանիչ ծածկույթների հիմնական պահանջներն են էլեկտրական շփման ցածր դիմադրությունը, բարձր էլեկտրական հաղորդունակությունը, լավ մեխանիկական ուժը, միատեսակ կիրառումը ամբողջ մակերեսի վրա էլեկտրական շփում ստեղծելու համար, նյութերի ցածր արժեքը և արտադրության ծախսերը:

TPE-ով կայանքների համար ամենակարևոր չափանիշը ծածկույթի քիմիական դիմադրությունն է, մետաղների օգտագործման անհնարինությունը, որոնք շահագործման ընթացքում փոխում են օքսիդացման աստիճանը և գոլորշիանում, ինչը հանգեցնում է թաղանթի և կատալիզատորի թունավորմանը:

Հաշվի առնելով այս բոլոր պահանջները՝ Pt, Pd, Ir և նրանց համաձուլվածքներն ունեն իդեալական պաշտպանիչ հատկություններ։

Արվեստի վիճակը

Ներկայումս շատերը հայտնի են տարբեր ձևերովպաշտպանիչ ծածկույթների ստեղծում՝ գալվանական և ջերմային վերականգնում, իոնների իմպլանտացիա, ֆիզիկական գոլորշիների նստեցում (PVD sputtering մեթոդներ), քիմիական գոլորշիների նստեցում (CVD sputtering մեթոդներ):

Մետաղական ենթաշերտերը պաշտպանելու մեթոդը հայտնի է նախկին արվեստից (ԱՄՆ արտոնագիր թիվ 6,887,613 գյուտի համար, հրապարակված 2005թ. մայիսի 3-ին): Օքսիդային շերտը, որը պասիվացնում է մակերեսը, նախապես հեռացվել է մետաղի մակերեսից՝ քիմիական փորագրման կամ մեխանիկական մշակման միջոցով։ Ենթաշերտի մակերեսին կիրառվել է պոլիմերային ծածկույթ՝ խառնված ոսկու, պլատինի, պալադիումի, նիկելի և այլնի հաղորդիչ մասնիկներով։ Պոլիմերն ընտրվում է ըստ համապատասխանության մետաղի հիմքի հետ՝ էպոքսիդային խեժեր, սիլիկոններ, պոլիֆենոլներ, ֆտորկոպոլիմերներ և այլն։ Ծածկույթը կիրառվել է որպես բարակ թաղանթ՝ օգտագործելով էլեկտրոֆորետիկ նստվածք; խոզանակ; ցողված փոշու տեսքով: Ծածկույթն ունի լավ հակակոռոզիոն հատկություններ:

Այս մեթոդի թերությունը պոլիմերային բաղադրիչի առկայության պատճառով շերտի բարձր էլեկտրական դիմադրությունն է:

Պաշտպանության մեթոդը հայտնի է նախկին արվեստից (տե՛ս գյուտի համար ԱՄՆ արտոնագիր թիվ 7632592, հրապարակում. 12/15/2009), որն առաջարկում է հակակոռոզիոն ծածկույթ ստեղծել երկբևեռ թիթեղների վրա՝ օգտագործելով կինետիկ (սառը) պրոցեսը։ պլատինի, պալադիումի, ռոդիումի, ռութենիումի և դրանց համաձուլվածքների ցողիչ փոշի. Սրսկումն իրականացվել է ատրճանակով, օգտագործելով սեղմված գազ, ինչպիսին է հելիումը, որը սնվում է հրացանի մեջ բարձր ճնշման տակ: Փոշու մասնիկների շարժման արագությունը 500-1500 մ/վ է։ Արագացված մասնիկները մնում են պինդ և համեմատաբար սառը վիճակում։ Ընթացքում դրանց օքսիդացումն ու հալումը տեղի չի ունենում, շերտի միջին հաստությունը 10 նմ է։ Մասնիկների կպչունությունը սուբստրատին կախված է էներգիայի բավարար քանակից. անբավարար էներգիայի դեպքում նկատվում է մասնիկների թույլ կպչունություն, շատ բարձր էներգիաների դեպքում տեղի է ունենում մասնիկների և սուբստրատի դեֆորմացիա՝ առաջացնելով. բարձր աստիճանտեղական ջեռուցում.

Մետաղական ենթաշերտերը պաշտպանելու մեթոդը հայտնի է նախկին արվեստից (տե՛ս ԱՄՆ արտոնագիրը US No. 7700212 գյուտի համար, հրապարակ. 20.04.2010): Ենթաշերտի մակերեսը նախապես կոպտացվել է ծածկույթի նյութին կպչունությունը բարելավելու համար: Կիրառվել է ծածկույթի երկու շերտ՝ 1 - չժանգոտվող պողպատ, շերտի հաստությունը 0,1 մկմ-ից մինչև 2 մկմ, 2 - ծածկույթ ոսկու, պլատինի, պալադիումի, ռութենիումի, ռոդիումի և դրանց համաձուլվածքների, ոչ ավելի, քան 10 նմ հաստությամբ: Շերտերը կիրառվել են ջերմային ցողման եղանակով՝ ատրճանակի կիրառմամբ, որի սրսկիչ վարդակից արտանետվել է հալված մասնիկների հոսք, որը քիմիական կապ է ստեղծել մետաղի մակերեսի հետ, հնարավոր է նաև ծածկույթ PVD մեթոդով (ֆիզիկական գոլորշիների նստեցում): 1 շերտի առկայությունը նվազեցնում է կոռոզիայի արագությունը և նվազեցնում արտադրական ծախսերը, սակայն դրա առկայությունը հանգեցնում է նաև թերության. չժանգոտվող պողպատից ձևավորվում է քրոմի օքսիդի պասիվ շերտ, ինչը հանգեցնում է հակահամաճարակային նյութի շփման դիմադրության զգալի աճի: կոռոզիոն ծածկույթ:

Նախկին արվեստից հայտնի է պաշտպանության մեթոդ (տե՛ս գյուտի ԱՄՆ արտոնագիր No. 7803476, հրապարակում. 28.09.2010), որում առաջարկվում է ստեղծել գերբարակ ծածկույթներ ազնիվ մետաղից Pt, Pd, Os, Ru, Ro, Ir և դրանց համաձուլվածքները, ծածկույթի հաստությունը 2-ից 10 նմ է, ցանկալի է նույնիսկ 0,3-ից 0,5 նմ հաստությամբ միատոմային շերտ (հաստությունը հավասար է ծածկույթի ատոմի տրամագծին): Նախկինում երկբևեռ ափսեի վրա կիրառվել է լավ ծակոտկենություն ունեցող ոչ մետաղի շերտ՝ ածուխ, գրաֆիտ՝ խառնված պոլիմերով կամ մետաղ՝ ալյումին, տիտան, չժանգոտվող պողպատ: Մետաղների ծածկույթները կիրառվել են էլեկտրոնային ճառագայթների ցրման, էլեկտրաքիմիական նստեցման և մագնետրոն իոնների ցրման միջոցով:

Այս մեթոդի առավելությունները ներառում են. օքսիդները հեռացնելու համար ենթաշերտի փորագրման փուլի վերացում, շփման ցածր դիմադրություն, նվազագույն ծախսեր:

Թերությունները - ոչ մետաղական շերտի դեպքում էլեկտրական շփման դիմադրությունը մեծանում է մակերեսային էներգիաների տարբերության և այլ մոլեկուլային և ֆիզիկական փոխազդեցությունների պատճառով. հնարավոր է խառնել առաջին և երկրորդ շերտերը, արդյունքում մակերեսին կարող են հայտնվել օքսիդացման ենթակա ոչ ազնիվ մետաղներ։

Մետաղական ենթաշերտը պաշտպանելու մեթոդը հայտնի է նախկին արվեստից (տե՛ս ԱՄՆ արտոնագիր թիվ 7150918 գյուտի համար, հրապարակված 2006թ. դեկտեմբերի 19-ին), ներառյալ՝ մետաղական հիմքի մշակումը՝ դրա մակերեսից օքսիդները հեռացնելու համար, կիրառելով էլեկտրահաղորդիչ կոռոզիա։ - ազնիվ մետաղների դիմացկուն մետաղական ծածկույթ՝ կիրառելով էլեկտրահաղորդիչ կոռոզիակայուն պոլիմերային ծածկույթ։

Այս մեթոդի թերությունը բարձր էլեկտրական դիմադրությունն է զգալի քանակությամբ կապակցող պոլիմերի առկայության դեպքում, կապակցող պոլիմերի անբավարար քանակի դեպքում պոլիմերային ծածկույթից լվանում են մուրի էլեկտրահաղորդիչ մասնիկները:

Երկբևեռ թիթեղները և ընթացիկ կոլեկտորները կոռոզիայից պաշտպանելու նախկին մեթոդը նախատիպն է (տե՛ս գյուտի համար ԱՄՆ արտոնագիրը No. 8785080, հրապարակ. 22.07.2014), ներառյալ.

Ենթաշերտի մշակում եռացող դեիոնացված ջրի մեջ կամ ջերմային մշակում 400°C-ից բարձր ջերմաստիճանում, կամ թրջում եռացող դեիոնացված ջրի մեջ՝ 0,5 նմ-ից մինչև 30 նմ հաստությամբ պասիվ օքսիդի շերտ ձևավորելու համար,

Էլեկտրահաղորդիչ մետաղական ծածկույթի նստեցում (Pt, Ru, Ir) 0,1 նմ-ից մինչև 50 նմ հաստությամբ պասիվ օքսիդ շերտի վրա: Ծածկույթը կիրառվել է մագնետրոն-իոնային ցրման, էլեկտրոնային ճառագայթների գոլորշիացման կամ իոնային նստվածքի միջոցով:

Պասիվ օքսիդի շերտի առկայությունը մեծացնում է մետաղական ծածկույթի կոռոզիոն դիմադրությունը, այնուամենայնիվ, և հանգեցնում է թերությունների. ոչ հաղորդիչ օքսիդի շերտը կտրուկ վատթարանում է ծածկույթների հաղորդիչ հատկությունները:

Գյուտի բացահայտում

Հայտարարված գյուտի տեխնիկական արդյունքն է բարձրացնել ծածկույթի դիմադրությունը օքսիդացմանը, բարձրացնել կոռոզիոն դիմադրությունը և ծառայության ժամկետը և պահպանել չօքսիդացված մետաղին բնորոշ հաղորդիչ հատկությունները:

Տեխնիկական արդյունքը ձեռք է բերվում նրանով, որ վառելիքի բջիջների երկբևեռ թիթեղների և պինդ պոլիմերային էլեկտրոլիտով (SPE) էլեկտրոլիզատորների հոսանքի կոլեկտորների օքսիդացումից պաշտպանության մեթոդը բաղկացած է նրանից, որ մետաղական ենթաշերտը նախապես մշակված է, էլեկտրական հաղորդիչ: Ազնիվ մետաղների ծածկույթը կիրառվում է մշակված մետաղի ենթաշերտի վրա մագնետրոն իոնային ցրման միջոցով, այս դեպքում էլեկտրական հաղորդիչ ծածկույթը կիրառվում է շերտերով, որոնցից յուրաքանչյուրը ամրացվում է թթվածնի իոնների կամ իներտ գազի իմպուլսային իմպլանտացիայի միջոցով:

Ցանկալի է, որ որպես ազնիվ մետաղներ օգտագործվում են պլատինը, կամ պալադիումը, կամ իրիդիումը կամ դրանց խառնուրդը: Իմպուլսային իոնների իմպլանտացիան կատարվում է իոնային էներգիայի և դոզայի աստիճանական նվազմամբ։ Ծածկույթի ընդհանուր հաստությունը 1-ից 500 նմ է: Հերթական նստեցված շերտերն ունեն 1-ից մինչև 50 նմ հաստություն: Օգտագործված իներտ գազը արգոնն է, կամ նեոնը, կամ քսենոնը կամ կրիպտոնը: Իմպլանտացված իոնների էներգիան 2-ից 15 կՎ է, իսկ իմպլանտացված իոնների դոզան՝ մինչև 10 15 իոն/սմ 2:

Կարճ նկարագրությունգծագրեր

Հայտարարված գյուտի առանձնահատկությունները և էությունը բացատրվում են հետևյալ մանրամասն նկարագրությամբ՝ պատկերված գծագրերով և աղյուսակով, որտեղ ներկայացված է հետևյալը.

Ի ՆԿ. 1 - արգոնի իմպլանտացիայի արդյունքում տեղահանված պլատինի և տիտանի ատոմների բաշխում (հաշվարկված է SRIM ծրագրի կողմից):

Ի ՆԿ. 2 - տիտանային ենթաշերտի կտրվածք թրծված պլատինեով նախքան արգոնի իմպլանտացիան, որտեղ

1 - տիտանի ենթաշերտ;

2 - պլատինի շերտ;

3 - ծակոտիներ պլատինե շերտում:

Ի ՆԿ. 3 - արգոնի իմպլանտացիայից հետո տիտանային ենթաշերտի կտրվածք՝ ցրված պլատինեով, որտեղ.

1 - տիտանի ենթաշերտ;

4 - միջանկյալ տիտանի-պլատինե շերտ;

5 - պլատինե ծածկույթ:

Աղյուսակում ներկայացված են հայցվող գյուտի և նախատիպի իրականացման բոլոր օրինակների բնութագրերը:

Գյուտի իրականացումը և օրինակները

Մագնետրոն-իոնային ցրման մեթոդը հիմնված է մի գործընթացի վրա, որը հիմնված է կաթոդի (թիրախի) մակերևույթից բարձր օղակաձև պլազմայի ձևավորման վրա՝ էլեկտրոնների գազի մոլեկուլների (սովորաբար արգոն) բախման արդյունքում։ Դրական գազի իոնները, որոնք ձևավորվում են արտանետման մեջ, երբ բացասական պոտենցիալ է կիրառվում ենթաշերտի վրա, արագանում են էլեկտրական դաշտում և տապալում թիրախային նյութի ատոմները (կամ իոնները), որոնք նստում են ենթաշերտի մակերեսին և դրա վրա թաղանթ են կազմում։ մակերեւույթ.

Մագնետրոն-իոնային ցողման մեթոդի առավելություններն են.

Ավանդված նյութի ցողման բարձր արագություն ցածր աշխատանքային լարման (400-800 Վ) և աշխատանքային գազի ցածր ճնշման դեպքում (5·10 -1 -10 Պա);

Կարգավորման հնարավորությունը ցրված նյութի ցրման և նստվածքի լայն տիրույթում.

Ավանդված ծածկույթների աղտոտվածության ցածր աստիճան;

Տարբեր նյութերից թիրախների միաժամանակյա ցրման հնարավորությունը և, որպես հետևանք, բարդ (բազմաբաղադրիչ) կազմի ծածկույթներ ստանալու հնարավորություն։

Իրականացման հարաբերական հեշտություն;

Ցածր գին;

Կշեռքի հեշտություն:

Միևնույն ժամանակ, ստացված ծածկույթը բնութագրվում է ծակոտկենության առկայությամբ, ունի ցածր ամրություն և անբավարար լավ կպչունություն ենթաշերտի նյութին, ցրված ատոմների (իոնների) ցածր կինետիկ էներգիայի պատճառով, որը մոտավորապես 1–20 էՎ է: Նման էներգիայի մակարդակը թույլ չի տալիս նստած նյութի ատոմների ներթափանցումը նյութի մերձմակերևութային շերտերի մեջ և միջանկյալ շերտի ստեղծում՝ ենթաշերտի և ծածկույթի նյութի նկատմամբ բարձր հարաբերակցությամբ, կոռոզիայից բարձր դիմադրությամբ և համեմատաբար ցածր։ դիմադրություն նույնիսկ օքսիդի մակերեսային թաղանթի ձևավորման դեպքում:

Հայտարարված գյուտի շրջանակներում էլեկտրոդների և կառուցվածքային նյութերի պաշտպանիչ ծածկույթների դիմադրությունը մեծացնելու և հաղորդիչ հատկությունները պահպանելու խնդիրը լուծվում է ծածկույթը և ենթաշերտը արագացված իոնների հոսքի ենթարկելով, որոնք տեղափոխում են ծածկույթը և ենթաշերտը: ատոմային մակարդակ, որը հանգեցնում է ենթաշերտի և ծածկույթի նյութի փոխներթափանցմանը, ինչը հանգեցնում է ծածկույթի և ենթաշերտի միջև միջերեսի մշուշմանը միջանկյալ կազմի փուլի ձևավորմամբ:

Արագացված իոնների տեսակը և դրանց էներգիան ընտրվում են կախված ծածկույթի նյութից, դրա հաստությունից և ենթաշերտի նյութից այնպես, որ առաջացնեն ծածկույթի և ենթաշերտի ատոմների շարժումը և դրանց խառնումը փուլային սահմանում՝ ծածկույթի նվազագույն ցողացմամբ։ նյութական. Ընտրությունը կատարվում է համապատասխան հաշվարկներով։

Ի ՆԿ. Նկար 1-ը ցույց է տալիս հաշվարկված տվյալները 50 A հաստությամբ պլատինից կազմված ծածկույթի ատոմների և 10 կՎ էներգիա ունեցող արգոնի իոնների ազդեցության տակ տիտանի բաղադրամասի ատոմների տեղաշարժի վերաբերյալ: 1-2 կՎ մակարդակում ավելի ցածր էներգիա ունեցող իոնները չեն հասնում փուլային սահմանին և չեն ապահովի ատոմների արդյունավետ խառնում նման համակարգի համար փուլային սահմանում: Այնուամենայնիվ, 10 կՎ-ից բարձր էներգիաների դեպքում տեղի է ունենում պլատինե ծածկույթի զգալի ցողում, ինչը բացասաբար է անդրադառնում արտադրանքի ծառայության ժամկետի վրա:

Այսպիսով, մեծ հաստության և բարձր էներգիայի միաշերտ ծածկույթի դեպքում, որը պահանջվում է իմպլանտացված իոնների մինչև փուլային սահման ներթափանցելու համար, ծածկույթի ատոմները ցրվում են և թանկարժեք մետաղները կորչում, ենթաշերտերն ու ծածկույթները և մեծացնում են ծածկույթի ամրությունը: Այնուամենայնիվ, նման փոքր (1-10 նմ) ​​ծածկույթի հաստությունը չի ապահովում արտադրանքի երկար կյանք: Ծածկույթի ամրությունը, ծառայության ժամկետը մեծացնելու և ցողման ժամանակ կորուստները նվազեցնելու նպատակով իմպուլսային իոնային իմպլանտացիա իրականացվում է շերտ առ շերտ (յուրաքանչյուր շերտի հաստությունը 1-50 նմ) ​​ծածկով՝ իոնի աստիճանական նվազումով։ էներգիա և չափաբաժին: Էներգիայի և չափաբաժնի կրճատումը հնարավորություն է տալիս գործնականում վերացնել ցողման ընթացքում կորուստները, սակայն հնարավորություն է տալիս ապահովել նստած շերտերի պահանջվող կպչունությունը այն հիմքին, որի վրա արդեն նստել է նույն մետաղը (ֆազային տարանջատում) մեծացնում է դրանց միատեսակությունը։ . Այս ամենը նույնպես նպաստում է ռեսուրսի ավելացմանը։ Հարկ է նշել, որ 1 նմ հաստությամբ թաղանթները չեն ապահովում արտադրանքի ծառայության ժամկետի զգալի (պահանջվում է ընթացիկ կոլեկտորների համար), և առաջարկվող մեթոդը զգալիորեն մեծացնում է դրանց արժեքը: 500 նմ-ից ավելի հաստությամբ ֆիլմերը նույնպես պետք է համարվեն տնտեսապես ոչ շահավետ, քանի որ. Պլատինի խմբի մետաղների սպառումը զգալիորեն ավելանում է, և արտադրանքի ռեսուրսը որպես ամբողջություն (բջջ) սկսում է սահմանափակվել այլ գործոններով:

Երբ երեսպատման շերտերը կիրառվում են մի քանի անգամ, ավելի բարձր էներգիայի իոններով մշակումը նպատակահարմար է միայն 1–10 նմ հաստությամբ առաջին շերտի նստեցումից հետո, իսկ մինչև 10–50 նմ հաստությամբ հետագա շերտերը մշակելիս՝ արգոնի իոնները 3–5 էներգիայով։ keV-ը բավարար է դրանք սեղմելու համար: Ծածկույթի առաջին շերտերի նստեցման ժամանակ թթվածնի իոնների իմպլանտացիան, վերը նշված խնդիրների լուծման հետ մեկտեղ, հնարավորություն է տալիս ստեղծել կոռոզիոն դիմացկուն օքսիդ թաղանթ՝ ծածկույթի ատոմներով պատված մակերեսի վրա:

Օրինակ 1 (նախատիպ):

VT1-0 ապրանքանիշի տիտանի փայլաթիթեղի նմուշները 1 սմ 2, 0,1 մմ հաստությամբ և ծակոտկեն տիտանի TPP-7 ապրանքանիշի 7 սմ 2 մակերեսով նմուշները տեղադրվում են ջեռոցում և պահվում 450° ջերմաստիճանում: C 20 րոպե:

Նմուշները հերթափոխով սեղմվում են շրջանակի մեջ և տեղադրվում են MIR-1 մագնետրոն-իոնային ցրման միավորի հատուկ նմուշի պահարանում՝ շարժական պլատինե թիրախով: Տեսախցիկը փակ է։ Մեխանիկական պոմպը միացված է և օդը տարհանվում է խցիկից մինչև ~10 -2 Torr ճնշում: Խցիկները արգելափակում են օդի տարհանումը և բացում են դիֆուզիոն պոմպի տարհանումը և միացնում դրա ջեռուցումը: Մոտ 30 րոպե անց դիֆուզիոն պոմպը մտնում է աշխատանքային ռեժիմ: Խցիկը տարհանվում է դիֆուզիոն պոմպի միջոցով: 6×10 -5 Torr ճնշման հասնելուց հետո բացեք արգոնի մուտքը խցիկ: Արտահոսքը սահմանել է արգոնի ճնշումը 3×10 -3 Torr: Կաթոդում սահուն մեծացնելով լարումը, լիցքաթափումը բռնկվում է, լիցքաթափման հզորությունը սահմանվում է 100 Վտ, և կիրառվում է կողմնակալության լարումը: Բացեք կափարիչը թիրախի և պահողի միջև և սկսեք հաշվել մշակման ժամանակը: Մշակման ընթացքում վերահսկվում է ճնշումը խցիկում և լիցքաթափման հոսանքը: Բուժումից 10 րոպե հետո արտահոսքն անջատված է, ռոտացիան անջատված է, և արգոնի մատակարարումը դադարեցվում է: 30 րոպե անց խցիկից դուրս մղումը արգելափակված է: Դիֆուզիոն պոմպի ջեռուցումն անջատված է, իսկ սառչելուց հետո անջատվում է մեխանիկական պոմպը։ Խցիկը բացվում է դեպի մթնոլորտ, իսկ նմուշի շրջանակը հանվում է: Ներդիր ծածկույթի հաստությունը 40 նմ էր:

Ստացված պատված նյութերը կարող են օգտագործվել էլեկտրաքիմիական բջիջներում, հիմնականում՝ պինդ պոլիմերային էլեկտրոլիտով էլեկտրոլիզատորներում, որպես կաթոդ և անոդ նյութեր (ընթացիկ կոլեկտորներ, երկբևեռ թիթեղներ): Անոդ նյութերը առաջացնում են ամենաշատ խնդիրներ (ինտենսիվ օքսիդացում), հետևաբար, կյանքի փորձարկումներն իրականացվել են, երբ դրանք օգտագործվել են որպես անոդներ (այսինքն՝ դրական պոտենցիալով):

Ընթացիկ կապարը եռակցվում է տիտանի փայլաթիթեղի ստացված նմուշին կետային եռակցման միջոցով և որպես փորձնական էլեկտրոդ տեղադրվում է երեք էլեկտրոդից բաղկացած խցում: Որպես հակաէլեկտրոդ օգտագործվում է 10 սմ 2 մակերեսով Pt փայլաթիթեղը, իսկ որպես տեղեկատու էլեկտրոդ օգտագործվում է մազանոթի միջոցով բջիջին միացված ստանդարտ արծաթի քլորիդ էլեկտրոդը: Օգտագործված էլեկտրոլիտը ջրի մեջ 1M H 2 SO 4 լուծույթ է: Չափումները կատարվում են AZRIVK 10-0.05A-6 V սարքի միջոցով (արտադր. «Բասթեր» ՍՊԸ, Սանկտ Պետերբուրգ) գալվանոստատիկ ռեժիմով, այսինքն. Ուսումնասիրվող էլեկտրոդի վրա կիրառվում է ուղղակի հոսանքի դրական ներուժ, որն անհրաժեշտ է 50 մԱ ընթացիկ արժեքի հասնելու համար: Թեստը բաղկացած է ժամանակի ընթացքում տվյալ հոսանքի հասնելու համար պահանջվող ներուժի փոփոխության չափումից: Եթե ​​ներուժը գերազանցում է 3,2 Վ-ի արժեքը, ապա էլեկտրոդի ռեսուրսը համարվում է սպառված: Ստացված նմուշն ունի 2 ժամ 15 րոպե ռեսուրս:

Հայտարարված գյուտի իրականացման օրինակներ 2-16.

Տիտանի փայլաթիթեղի VT1-0 ապրանքանիշի նմուշները 1 սմ 2, 0,1 մմ հաստությամբ և ծակոտկեն տիտանի TPP-7 ապրանքանիշի 7 սմ 2 մակերեսով 15 րոպե եփած իզոպրոպիլային սպիրտում: Այնուհետև սպիրտը ցամաքեցնում են և նմուշները 2 անգամ եփում են 15 րոպե դեիոնացված ջրի մեջ՝ եռումների միջև ջրի փոփոխությամբ: Նմուշները տաքացնում են 15% աղաթթվի լուծույթում մինչև 70°C և պահում են այս ջերմաստիճանում 20 րոպե: Այնուհետև թթուն քամվում է և նմուշները եռում են 3 անգամ 20 րոպե դեոնացված ջրի մեջ, եռման միջև ջրի փոփոխությամբ:

Նմուշները հերթափոխով տեղադրվում են պլատինե թիրախով MIR-1 մագնետրոն-իոնային ցայտող միավորի մեջ և կիրառվում է պլատինե ծածկույթ: Մագնետրոնային հոսանքը 0,1 Ա է, մագնետրոնի լարումը 420 Վ, գազը արգոն է՝ 0,86 Պա մնացորդային ճնշմամբ։ 15 րոպե նստեցման համար ստացվում է 60 նմ հաստությամբ ծածկույթ։ Ստացված ծածկույթը ենթարկվում է արգոնի իոնների հոսքին պլազմայի իմպուլսային իոնների իմպլանտացիայի մեթոդով։

Իմպլանտացիան իրականացվում է արգոնի իոնների հոսքի մեջ՝ առավելագույն 10 կՎ իոնային էներգիայով, միջինը 5 կՎ էներգիայով։ Դոզան ազդեցության ժամանակ եղել է 2*1014 իոն /սմ 2: Իմպլանտացիայից հետո ծածկույթի հատվածային տեսքը ներկայացված է Նկ. 3.

Ստացված նմուշը փորձարկվում է երեք էլեկտրոդից բաղկացած խցում, գործընթացը նման է օրինակ 1-ում ցուցադրվածին: Ստացված նմուշն ունի 4 ժամ ռեսուրս: Համեմատության համար նշենք, որ տիտանի փայլաթիթեղի ռեսուրսի մասին տվյալները նախնական ցրված պլատինե թաղանթով (60 նմ) ​​առանց արգոնի իմպլանտացիայի կազմում են 1 ժամ:

Օրինակներ 3-7.

Գործընթացը նման է օրինակ 2-ի գործին, սակայն իմպլանտացիայի չափաբաժինը, իոնների էներգիան և ծածկույթի հաստությունը տարբեր են: Իմպլանտացիայի չափաբաժինը, իոնային էներգիան, ծածկույթի հաստությունը, ինչպես նաև ստացված նմուշների ծառայության ժամկետը ներկայացված են Աղյուսակ 1-ում:

Գործընթացը նման է օրինակ 2-ում ցուցադրվածին և տարբերվում է նրանով, որ մինչև 15 նմ նստվածքային շերտի հաստությամբ նմուշները մշակվում են կրիպտոնի հոսքում՝ առավելագույն 10 կՎ իոնային էներգիայով և 6*10 14 իոն/սմ դոզանով։ 2 . Ստացված նմուշն ունի 1 ժամ 20 րոպե ռեսուրս: Համաձայն էլեկտրոնային մանրադիտակ, պլատինե շերտի հաստությունը կրճատվել է մինչև 0–4 նմ արժեք, սակայն ձևավորվել է տիտանի շերտ՝ մեջը ներկառուցված պլատինի ատոմներով։

Գործընթացը նման է օրինակ 2-ում ցուցադրվածին և տարբերվում է նրանով, որ 10 նմ նստած շերտի հաստությամբ նմուշները մշակվում են արգոնի իոնային հոսքի մեջ՝ առավելագույն 10 կՎ իոնային էներգիայով և 6*10 14 իոն/սմ 2 դոզանով։ . 10 նմ հաստությամբ երկրորդ շերտի նստեցումից հետո մշակումն իրականացվում է արգոնի իոնների հոսքով 5 կՎ էներգիայով և 2*10 14 իոն/սմ 2 չափաբաժնով, ապա նստեցումը կրկնվում է 4 անգամ։ 15 նմ նոր շերտի հաստությամբ, և յուրաքանչյուր հաջորդ շերտ մշակվում է իոնների արգոնի հոսքով 3 կՎ իոնային էներգիայով և 8*10 13 իոն/սմ 2 դոզանով։ Ստացված նմուշն ունի 8 ժամ 55 րոպե ռեսուրս:

Օրինակ 10

Գործընթացը նման է օրինակ 2-ում ցուցադրվածին և տարբերվում է նրանով, որ 10 նմ նստած շերտի հաստությամբ նմուշները մշակվում են թթվածնի իոնային հոսքի մեջ՝ առավելագույն 10 կՎ իոնային էներգիայով և 2*10 14 իոն/սմ 2 դոզանով։ . 10 նմ հաստությամբ երկրորդ շերտի նստեցումից հետո մշակումը կատարվում է արգոնի իոնների հոսքով 5 կՎ էներգիայով և 1*10 14 իոն/սմ 2 չափաբաժնով, ապա նստեցումը կրկնվում է 4 անգամ նորով։ շերտի հաստությունը 15 նմ, յուրաքանչյուր հաջորդ շերտը մշակվում է արգոնի իոնների հոսքով 5 կՎ իոնային էներգիայով և 8 * 10 13 իոն / սմ 2 դոզանով (այնպես, որ ցողում չլինի): Ստացված նմուշն ունի 9 ժամ 10 րոպե ռեսուրս:

Օրինակ 11.

Գործընթացը նման է օրինակ 2-ում ցուցադրվածին և տարբերվում է նրանով, որ նմուշները տեղադրվում են MIR-1 մագնետրոն-իոնային ցրման միավորում իրիդիումի թիրախով և կիրառվում է իրիդիումի ծածկույթ: Մագնետրոնային հոսանքը 0,1 Ա է, մագնետրոնի լարումը 440 Վ, գազը արգոն է՝ 0,71 Պա մնացորդային ճնշմամբ։ Տեղադրման արագությունը ապահովում է 18 րոպեում 60 նմ հաստությամբ ծածկույթի ձևավորում: Ստացված ծածկույթը ենթարկվում է արգոնի իոնների հոսքին պլազմայի իմպուլսային իոնների իմպլանտացիայի մեթոդով։

10 նմ առաջին նստած շերտի հաստությամբ նմուշները մշակվում են արգոնի իոնային հոսքով, առավելագույն 10 կՎ իոնային էներգիայով և 2*10 14 իոն/սմ 2 դոզանով: 10 նմ հաստությամբ երկրորդ շերտի նստեցումից հետո բուժումը կատարվում է արգոնի իոնների հոսքի մեջ 5-10 կՎ էներգիայով և 2 * 10 14 իոն / սմ 2 դոզանով, այնուհետև նստեցումը կրկնվում է: 4 անգամ 15 նմ նոր շերտի հաստությամբ, յուրաքանչյուր հաջորդ շերտը մշակվում է հոսքի մեջ արգոնի իոնների մեջ 3 կՎ իոնային էներգիայով և 8*10 13 իոն/սմ 2 դոզանով։ Ստացված նմուշն ունի 8 ժամ 35 րոպե ռեսուրս:

Օրինակ 12.

Գործընթացը նման է օրինակ 2-ում ցուցադրվածին և տարբերվում է նրանով, որ նմուշները տեղադրվում են MIR-1 մագնետրոն-իոնային ցողման կայանքում՝ իրիդիումով պլատինի համաձուլվածքից պատրաստված թիրախով (Pli-30 համաձուլվածք՝ համաձայն ԳՕՍՏ 13498-79 ), կիրառվում է ծածկույթ, որը բաղկացած է պլատինից և իրիդիումից։ Մագնետրոնային հոսանքը 0,1 Ա է, մագնետրոնի լարումը 440 Վ, գազը արգոն է՝ 0,69 Պա մնացորդային ճնշմամբ։ Տեղադրման արագությունը ապահովում է 18 րոպեում 60 նմ հաստությամբ ծածկույթի ձևավորում: Ստացված ծածկույթը ենթարկվում է արգոնի իոնների հոսքին պլազմայի իմպուլսային իոնների իմպլանտացիայի մեթոդով։

10 նմ նստվածքային շերտի հաստությամբ նմուշները մշակվում են արգոնի իոնային հոսքով, առավելագույն 10 կՎ իոնային էներգիայով և 2*10 14 իոն/սմ 2 չափաբաժնով, այնուհետև նստեցումը կրկնվում է 5 անգամ նոր շերտի հաստությամբ։ 10 նմ-ից: Երկրորդ շերտը կիրառելուց հետո բուժումն իրականացվում է արգոնի իոնների հոսքով 5-10 կՎ էներգիայով և 2*10 14 իոն/սմ 2 չափաբաժնով, և յուրաքանչյուր հաջորդ շերտ մշակվում է արգոնի իոնների հոսքով։ 3 կէՎ իոնային էներգիա և 8*10 13 իոն/սմ 2 չափաբաժին: Ստացված նմուշն ունի 8 ժամ 45 րոպե ռեսուրս:

Օրինակ 13

Գործընթացը նման է օրինակ 2-ում ցուցադրվածին և տարբերվում է նրանով, որ նմուշները տեղադրվում են MIR-1 մագնետրոն-իոնային ցրման միավորում՝ պալադիումի թիրախով և կիրառվում է պալադիումի ծածկույթ: Մագնետրոնային հոսանքը 0,1 Ա է, մագնետրոնի լարումը 420 Վ, գազը՝ արգոն՝ 0,92 Պա մնացորդային ճնշմամբ։ 17 րոպե նստեցման համար ստացվում է 60 նմ հաստությամբ ծածկույթ։ 10 նմ առաջին շերտի հաստությամբ նմուշները մշակվում են արգոնի իոնային հոսքի մեջ՝ առավելագույն 10 կՎ իոնային էներգիայով և 2*10 14 իոն/սմ 2 դոզանով: 10 նմ հաստությամբ երկրորդ շերտի նստեցումից հետո բուժումը կատարվում է արգոնի իոնների հոսքի մեջ 5-10 կՎ էներգիայով և 2 * 10 14 իոն / սմ 2 դոզանով, այնուհետև նստեցումը կրկնվում է: 4 անգամ 15 նմ նոր շերտի հաստությամբ, յուրաքանչյուր հաջորդ շերտը մշակվում է հոսքի մեջ արգոնի իոնների մեջ 3 կՎ իոնային էներգիայով և 8*10 13 իոն/սմ 2 դոզանով։ Ստացված նմուշն ունի 3 ժամ 20 րոպե ռեսուրս:

Օրինակ 14

Գործընթացը նման է օրինակ 2-ում տրվածին և տարբերվում է նրանով, որ նմուշները տեղադրվում են MIR-1 մագնետրոն-իոնային ցողման տեղակայման մեջ՝ թիրախով, որը բաղկացած է պլատինից, ներառյալ 30% ածխածինը, և կիրառվում է պլատինից և ածխածնից բաղկացած ծածկույթ։ . Մագնետրոնային հոսանքը 0,1 Ա է, մագնետրոնի լարումը 420 Վ, գազը՝ արգոն՝ 0,92 Պա մնացորդային ճնշմամբ։ 20 րոպե նստեցման համար ստացվում է 80 նմ հաստությամբ ծածկույթ։ 60 նմ նստվածքային շերտի հաստությամբ նմուշները մշակվում են արգոնի իոնային հոսքով, առավելագույն 10 կՎ իոնային էներգիայով և 2*10 14 իոն/սմ 2 դոզանով, այնուհետև նստեցումը կրկնվում է 5 անգամ՝ նոր շերտի հաստությամբ։ 10 նմ-ից: Երկրորդ շերտը կիրառելուց հետո բուժումն իրականացվում է արգոնի իոնների հոսքով 5-10 կՎ էներգիայով և 2*10 14 իոն/սմ 2 չափաբաժնով, և յուրաքանչյուր հաջորդ շերտ մշակվում է արգոնի իոնների հոսքով։ 3 կէՎ իոնային էներգիա և 8*10 13 իոն/սմ 2 չափաբաժին: Ստացված նմուշն ունի 4 ժամ 30 րոպե ռեսուրս:

Օրինակ 15

Գործընթացը նման է օրինակ 9-ում տրվածին և տարբերվում է նրանով, որ 13 շերտ են նստում, առաջինի և երկրորդի հաստությունը 30 նմ է, հաջորդը՝ 50 նմ, իոնային էներգիան հաջորդաբար կրճատվում է 15-ից մինչև 3 կՎ, իմպլանտացիայի դոզան։ կազմում է 5 10 14-ից մինչև 8 10 13 իոն/սմ2: Ստացված նմուշն ունի 8 ժամ 50 րոպե ռեսուրս:

Օրինակ 16

Գործընթացը նման է օրինակ 9-ում ցուցադրվածին և տարբերվում է նրանով, որ առաջին շերտի հաստությունը 30 նմ է, հաջորդ վեց շերտերը՝ յուրաքանչյուրը 50 նմ, իմպլանտացիայի չափաբաժինը 2·10 14-ից մինչև 8·10 13 իոն/սմ է: 2 . Ստացված նմուշն ունի 9 ժամ 05 րոպե ռեսուրս:

Այսպիսով, TPE էլեկտրոլիզատորների երկբևեռ FC թիթեղները և ընթացիկ կոլեկտորները օքսիդացումից պաշտպանելու հայտարարված մեթոդը հնարավորություն է տալիս ձեռք բերել կայուն ծածկույթ, որի ծառայության ժամկետը 4 անգամ ավելի է, քան ստացվածը ըստ նախատիպի և պահպանելով հաղորդիչ հատկություններ:

1. Վառելիքի բջիջների երկբևեռ թիթեղները և էլեկտրոլիզատորների հոսանքի կոլեկտորները պինդ պոլիմերային էլեկտրոլիտով (SPE) օքսիդացումից պաշտպանելու մեթոդ, որը բաղկացած է մետաղական ենթաշերտի նախնական մշակումից, ազնիվ մետաղների էլեկտրահաղորդիչ ծածկույթի կիրառումից մագնետրոնով մշակված մետաղի հիմքի վրա։ իոնային ցողում, որը բնութագրվում է նրանով, որ այն կիրառվում է մշակված ենթաշերտի վրա էլեկտրական հաղորդիչ ծածկույթի շերտ առ շերտ՝ յուրաքանչյուր շերտի ամրագրմամբ թթվածնի իոնների կամ իներտ գազի իմպուլսային իմպլանտացիայի միջոցով:

2. Պաշտպանության մեթոդը համաձայն 1-ին պահանջի, որը բնութագրվում է նրանով, որ որպես ազնիվ մետաղներ օգտագործվում են պլատինը, կամ պալադիումը, կամ իրիդիումը կամ դրանց խառնուրդը:

3. Պաշտպանության մեթոդը համաձայն 1-ին պահանջի, որը բնութագրվում է նրանով, որ իմպուլսային իոնների իմպլանտացիան իրականացվում է իոնային էներգիայի և դոզայի աստիճանական նվազմամբ:

4. Պաշտպանության մեթոդը համաձայն 1-ին պահանջի, որը բնութագրվում է նրանով, որ ծածկույթի ընդհանուր հաստությունը 1-ից մինչև 500 նմ է:

5. Պաշտպանության մեթոդը ըստ պահանջի 1-ի, որը բնութագրվում է նրանով, որ հաջորդաբար նստած շերտերն ունեն 1-ից 50 նմ հաստություն:

6. Պաշտպանության մեթոդը համաձայն 1-ին պահանջի, որը բնութագրվում է նրանով, որ արգոն, կամ նեոն, կամ քսենոն կամ կրիպտոն օգտագործվում է որպես իներտ գազ:

7. Պաշտպանության մեթոդը համաձայն 1-ին պահանջի, որը բնութագրվում է նրանով, որ իմպլանտացված իոնների էներգիան 2-ից 15 կՎ է:

8. Պաշտպանության մեթոդը համաձայն 1-ին պահանջի, որը բնութագրվում է նրանով, որ իմպլանտացված իոնների չափաբաժինը կազմում է մինչև 10 15 իոն/սմ 2:

Նմանատիպ արտոնագրեր.

Գյուտը վերաբերում է էլեկտրատեխնիկայի ոլորտին, մասնավորապես՝ խողովակային պինդ օքսիդի վառելիքային բջիջների մարտկոցին (SOFC), որն իր մեջ ներառում է առնվազն երկու խողովակաձև պինդ օքսիդ վառելիքի բջիջների հավաքույթներ, առնվազն մեկ ընդհանուր հոսանքի կոլեկտոր և պահարան՝ մի հատված պահելու համար։ վառելիքի բջիջների հավաքույթները և ընդհանուր հոսանքի կոլեկտորը դրանց հետ ճշգրիտ համապատասխանությամբ միանալու դեպքում, մինչդեռ պահարանի ջերմային ընդլայնման գործակիցը փոքր է կամ հավասար է վառելիքի բջիջների հավաքների ջերմային ընդլայնման գործակիցին:

Գյուտը վերաբերում է ցածր կամ բարձր ջերմաստիճանի պոլիմերային վառելիքի բջիջների պոլիմերային թաղանթներին: Պրոտոն հաղորդիչ պոլիմերային թաղանթ, որը հիմնված է պոլիէլեկտրոլիտային համալիրի վրա, որը բաղկացած է՝ ա) ազոտ պարունակող պոլիմերից, ինչպիսին է պոլի-(4-վինիլպիրիդինը) և նրա ածանցյալները, որոնք ստացվում են ալկիլացմամբ, պոլի-(2-վինիլպիրիդին) և դրա ածանցյալներից՝ ալկիլացման արդյունքում։ պոլիէթիլենիմին, պոլի(2-դիմեթիլամինո)էթիլմետակրիլատ)մեթիլքլորիդ, պոլի(2-դիմեթիլամինո)էթիլմետակրիլատ)մեթիլբրոմիդ, պոլի(դիալիլդիմեթիլամոնիում) քլորիդ, պոլի(դիալիլդիմեթիլամոնիում) բրոմիդ, բ) նաֆիոն կամ նաֆիոնանման այլ պոլիմեր. ներառյալ Flemion, Aciplex, Dowmembrane, Neosepta և իոնափոխանակման խեժեր, որոնք պարունակում են կարբոքսիլ և սուլֆոնիկ խմբեր; գ) հեղուկ խառնուրդ, որը բաղկացած է մեթանոլից, էթիլային սպիրտից, n-պրոպիլային սպիրտից, իզոպրոպիլային սպիրտից, n-բութիլային սպիրտից, իզոբուտիլային սպիրտից, տերտ-բութիլային սպիրտից, ֆորմամիդներից, ացետամիդներից, դիմեթիլ սուլֆօքսիդից, N-մեթիլպիրոլիդոնից ընտրված լուծիչից. , ինչպես նաև թորած ջուր և դրանց խառնուրդներ. որոնցում ազոտ պարունակող պոլիմերի մոլային հարաբերակցությունը Նաֆիոնին կամ Նաֆիոնանման պոլիմերին գտնվում է 10-0,001 միջակայքում։

Գյուտը վերաբերում է էլեկտրատեխնիկայի ոլորտին, մասնավորապես՝ էլեկտրոլիտի օքսիդային թաղանթ ստանալուն՝ էլեկտրոդի նյութի ծակոտիների չափին համարժեք հաստությամբ, ավելի պարզ և տեխնոլոգիապես առաջադեմ, ինչպես նաև ավելի խնայող եղանակով, քան իոն-պլազման:

Գյուտը տրամադրում է վառելիքի բջիջների գազի դիֆուզիոն միջավայր, որն ունի ցածր օդային թափանցելիություն և լավ դրենաժային հատկություն և ի վիճակի է վառելիքի բջիջների բարձր արդյունավետություն ցուցաբերել ջերմաստիճանի լայն տիրույթում՝ ցածրից բարձր ջերմաստիճաններում:

Գյուտը վերաբերում է էլեկտրատեխնիկայի ոլորտին և, մասնավորապես, թաղանթ-էլեկտրոդային միավորի կատալիտիկ էլեկտրոդի արտադրության մեթոդին, հիմնականում ջրածնի և մեթանոլային վառելիքի բջիջների համար:

Գյուտը վերաբերում է էլեկտրատեխնիկայի ոլորտին և կարող է օգտագործվել վառելիքի բջիջներում: Երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեը ներառում է թիթեղը, ափսեի երկու կողմերում ձևավորված հեղուկի հոսքի տարածություն, հեղուկի հոսքի տարածության մեջ տեղադրված հեղուկ ուղղորդող ցանց: Թիթեղը ձևավորվում է մուտքային ալիքով, որը կապված է հեղուկի հոսքի տարածությանը և ելքային ալիքով, որը կապված է հեղուկի հոսքի տարածությանը: Երկբևեռ ափսեը պատրաստվում է որոշակի կաղապարով և համապատասխան մշակմամբ։ Արդյունքը հոսքերի ավելի հավասարաչափ բաշխումն է և վառելիքի դիմադրության նվազումը և օդային հոսքերը, որոնք հոսում են համապատասխանաբար վառելիքի էլեկտրոդի և վառելիքի բջիջի օդային էլեկտրոդի մեջ: Բացի այդ, ռեակցիայի տարածքը թաղանթային էլեկտրոդների հավաքման և դիֆուզիոն գոտու հետ կարող է մեծանալ, և արտադրությունը կարող է պարզեցվել և հեշտացվել, 6N: եւ 14 զ.պ. f-ly, 16 հիվանդ.

Տեխնիկական ոլորտ

Գյուտը վերաբերում է վառելիքի մարտկոցին և, մասնավորապես, երկբևեռ վառելիքի մարտկոցին և այնպիսի թիթեղների արտադրության մեթոդին, որը կարող է ապահովել հոսքի միատեսակ բաշխում, նվազեցնելով վառելիքի դիմադրությունը և օդի հոսքերը, որոնք հոսում են վառելիքի էլեկտրոդ և օդային էլեկտրոդ: վառելիքի բջիջը, համապատասխանաբար, և պարզեցնելով դրա արտադրությունը:

Արվեստի վիճակը

Վառելիքի բջիջը արտադրում է ընդհանուր առմամբ էկոլոգիապես մաքուր էներգիա և նախատեսված է փոխարինելու ավանդական հանածո վառելիքի էներգիան: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 1-ում, վառելիքի բջիջը ներառում է 100 կույտ, որը պետք է զուգակցվի առնվազն մեկ մեկ բջիջի հետ 101, որտեղ տեղի է ունենում էլեկտրաքիմիական ռեակցիա. վառելիքի մատակարարման գիծ 200, որը միացված է 100 կույտին, որպեսզի մատակարարի վառելիքը. մատակարարման օդային խողովակ 300, որը միացված է 100 կույտին, որպեսզի մատակարարի օդը. և արտանետվող խողովակներ 400, 500՝ համապատասխանաբար շարունակվող վառելիքի և օդի ռեակցիայի կողմնակի արտադրանքները լիցքաթափելու համար: Միավոր բջիջը 101 ներառում է վառելիքի էլեկտրոդ (անոդ) (ցուցադրված չէ), որին մատակարարվում է վառելիք; և օդային էլեկտրոդ (կաթոդ) (ցուցադրված չէ), որին օդ է մատակարարվում:

Նախ, վառելիքը և օդը մատակարարվում են վառելիքի էլեկտրոդին և 100 կույտի օդային էլեկտրոդին համապատասխանաբար վառելիքի մատակարարման գծի 200 և օդի մատակարարման գծի 300-ի միջոցով: Վառելիքի էլեկտրոդին մատակարարվող վառելիքը իոնացվում է դրական իոնների և էլեկտրոնների (e-) վառելիքի էլեկտրոդում էլեկտրաքիմիական օքսիդացման ռեակցիայի միջոցով, իոնացված դրական իոնները էլեկտրոլիտով շարժվում են դեպի օդային էլեկտրոդ, իսկ էլեկտրոնները՝ դեպի վառելիքի էլեկտրոդ: Օդի էլեկտրոդին փոխանցվող դրական իոնները մտնում են էլեկտրաքիմիական վերականգնողական ռեակցիայի մեջ օդային էլեկտրոդին մատակարարվող օդի հետ և առաջացնում են կողմնակի արտադրանքներ, ինչպիսիք են ռեակցիայի ջերմությունը և ջուրը և այլն: Այս գործընթացում էլեկտրոնների շարժումը առաջացնում է էլեկտրականություն: Վառելիքը վառելիքի էլեկտրոդում ռեակցիայից հետո, ինչպես նաև օդի էլեկտրոդում առաջացած ջուրը և լրացուցիչ ենթամթերքները, արտանետվում են համապատասխանաբար 400, 500 արտանետվող խողովակների միջոցով:

Վառելիքի բջիջները կարելի է դասակարգել տարբեր տեսակների՝ ըստ դրանցում օգտագործվող էլեկտրոլիտի և վառելիքի և այլն։

Մինչդեռ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2-ում, 100 փաթեթը կազմող միավորը ներառում է երկու երկբևեռ թիթեղներ 10, որոնք ունեն բաց անցում 11, որոնց միջով հոսում է օդը կամ վառելիքը. և թաղանթ-էլեկտրոդային հավաքույթ (MEA, անգլերեն «membrane electrode assembly» կամ MEA) 20, տեղադրված այս երկու երկբևեռ թիթեղների միջև 10, որպեսզի ունենա որոշակի հաստություն և տարածք: Երկու երկբևեռ թիթեղներ 10 և MEU 20, որոնք տեղադրված են նրանց միջև, համակցված են միմյանց հետ 30, 31 միավորման լրացուցիչ միջոցների միջոցով: Երկբևեռ թիթեղ 10-ի 11-րդ ալիքով և MED 20-ի կողքով ձևավորված ալիքը կազմում է վառելիքի էլեկտրոդը, և երբ վառելիքը հոսում է վառելիքի էլեկտրոդի այս ալիքով, տեղի է ունենում օքսիդացման ռեակցիա: Բացի այդ, մյուս երկբևեռ թիթեղ 10-ի 11-րդ ալիքով և MED 20-ի մյուս կողմով ձևավորված ալիքը կազմում է օդային էլեկտրոդ, և երբ օդը հոսում է օդային էլեկտրոդի այս ալիքով, տեղի է ունենում նվազեցման ռեակցիա:

Երկբևեռ ափսե 10-ի ձևը, մասնավորապես 11-րդ ալիքի ձևը, ազդում է վառելիքի և օդի հոսքի և հոսքերի բաշխման և նմանատիպ այլ կոնտակտային դիմադրության վրա, իսկ շփման դիմադրությունը և հոսքերի բաշխումը ազդում են հզորության վրա: ելք (էներգախնայողություն): Բացի այդ, երկբևեռ թիթեղները 10 ունեն որոշակի ձև, որը հարմար է գործընթացը հեշտացնելու և զանգվածային արտադրության համար:

Ինչպես ցույց է տրված Նկար 3-ում, սովորական երկբևեռ թիթեղը ապահովված է համապատասխանաբար 13, 14, 15, 16 անցքերով, որոնք ունեն որոշակի հաստություն և ուղղանկյուն ձև 12 ափսեի յուրաքանչյուր եզրին:

Բացի այդ, ափսե 12-ի կողմում ձևավորվում են մի քանի ալիքներ 11, որպեսզի անցքը 13 միացնեն անկյունագծով տեղակայված անցք 16-ին: Այս ալիքները 11 ունեն զիգզագաձև: Ինչպես ցույց է տրված նկար 4-ում, 11-րդ ալիքի խաչմերուկում այս ալիք 11-ն ունի որոշակի լայնություն և հաստություն և մեկ բաց կողմ: Թիթեղ 12-ի մյուս կողմում ձևավորվում են բազմաթիվ ալիքներ 11, որպեսզի միացնեն երկու անկյունագծով դասավորված անցքերով 14, 16, այս ալիքները 11 ունեն նույն ձևը, ինչ հակառակ կողմում ձևավորված ալիքները:

Հետևյալը նկարագրում է սովորական երկբևեռ ափսեի աշխատանքը: Նախ, վառելիքը և օդը հոսում են համապատասխանաբար 13, 14 անցքերի մեջ, իսկ 13, 14 անցքերի միջով անցնող վառելիքն ու օդը հոսում են 11 ալիքների մեջ: 11 ալիքների վառելիքը կամ օդը հոսում են զիգզագաձև ձևով: 11-րդ ալիքներով և 15, 16 անցքերի միջոցով դուրս է թափվում դեպի դուրս: Այս գործընթացում MED 20-ում (ցուցված է Նկար 2-ում), որտեղ վառելիքը հոսում է, տեղի է ունենում օքսիդացման ռեակցիա, և միաժամանակ վերականգնողական ռեակցիա է տեղի ունենում MED-ում: որի մեջ օդը հոսում է.

Այնուամենայնիվ, սովորական երկբևեռ ափսեի դեպքում, քանի որ 11 ալիքները ձևավորվում են զիգզագաձև ձևով, հոսքը կարող է միայն որոշ չափով հավասարաչափ բաշխվել: Ավելին, քանի որ ալիքները, որոնցով վառելիքի և օդի հոսքը բարդ և երկար են, հոսքի նկատմամբ դիմադրությունը մեծանում է և, հետևաբար, ավելանում է ճնշման կորուստը վառելիքի և օդի հոսք ստեղծելու համար: Բացի այդ, քանի որ արտադրական գործընթացը բարդ է և ծանր, արտադրության արժեքը բարձր է:

Սույն գյուտի տեխնիկական էությունը

Վերը նկարագրված խնդիրները լուծելու համար սույն գյուտի նպատակն է տրամադրել երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղ և այնպիսի թիթեղ պատրաստելու մեթոդ, որը կարող է փոխանցել հոսքի միատեսակ բաշխում, նվազեցնելով համապատասխանաբար վառելիքի և օդային հոսքերի դիմադրությունը, վառելիքի էլեկտրոդի և վառելիքի բջիջի օդային էլեկտրոդի մեջ և պարզեցնել դրա արտադրությունը:

Վերոհիշյալ օբյեկտներին հասնելու համար երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեը ներառում է որոշակի հաստություն և տարածք ունեցող ափսե. հեղուկի հոսքի տարածություն, որը ձևավորվում է այս ափսեի երկու կողմերում, որպեսզի ունենա որոշակի լայնություն, երկարություն և խորություն. հեղուկի ուղղորդող ցանց, որը տեղադրված է հեղուկի հոսքի տարածության մեջ, որպեսզի ունենա որոշակի ձև. ափսեի վրա ձևավորված մուտքի անցք՝ հեղուկի հոսքի տարածությանը միանալու և հեղուկը ստանալու համար. և ափսեի վրա ձևավորվել է ելքային անցք, որպեսզի միացված լինի հեղուկի հոսքի տարածությանը և լիցքաթափի հեղուկը:

Բացի այդ, երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի արտադրության մեթոդը ներառում է ափսեի մշակման համար կաղապարի արտադրություն, որի վրա երկու կողմից ձևավորվում է որոշակի տարածք և խորություն ունեցող հեղուկի հոսքի տարածություն, իսկ ներքին ալիքը ձևավորվում է ցցված աջակցության ցանցով: ցանցի տեսքով.հեղուկի հոսքի տարածությունից; այս կաղապարով ափսեի ձևավորում; ափսեի մշակում մուտքի միջոցով, որպեսզի թույլատրվի հեղուկի ներհոսքը դեպի հեղուկի հոսքի տարածություն, որն ունի աջակցող ցանց. և ափսեի մշակումը ելք ձևավորելու համար, որպեսզի հոսքը դուրս գա հեղուկի հոսքի տարածությունից:

Բացի այդ, երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեը ներառում է որոշակի հաստություն և տարածք ունեցող ափսե. ալիքի տարածք, որն ունի վանդակավոր ելուստներ ափսեի երկու կողմերի որոշակի տարածքի երկայնքով ձևավորված բազմաթիվ վանդակավոր ակոսների կողքին. ափսեի կողքին ձևավորված մուտքային ալիք, որպեսզի միացվի ալիքի տարածքում գտնվող վանդակաճաղերի հետ և ընդունի հեղուկը. և ափսեի կողմում ձևավորվել է ելքային ալիք, որպեսզի լիցքաթափվի ալիքի տարածքի վանդակաճաղերի միջով անցնող հեղուկը:

Բացի այդ, երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի արտադրության մեթոդը ներառում է որոշակի հաստություն և տարածք ունեցող ափսեի արտադրություն. կատարումը հաստոցներափսեի երկու կողմերում ձևավորված վանդակավոր ելուստների կողքին վանդակաճաղերի ձևավորման համար. և թիթեղը մշակելով մուտք և ելք ձևավորելու համար, որպեսզի դրանք միացված լինեն վանդակաճաղերի անցքերին:

Բացի այդ, երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեը ներառում է որոշակի հաստություն և տարածք ունեցող թիթեղ, որի մեջտեղի երկու կողմից սեղմելով ձևավորվում են բազմաթիվ ալիքներ, որոնք կազմված են բազմաթիվ վերելքներից և վայրէջքներից, որպեսզի նրանք ունենան որոշակի լայնություն և երկարություն. և ափսեի երկու կողմերի ուրվագծին համապատասխանաբար կցված կնքող անդամ, որպեսզի ձևավորվեն ներքին ալիքներ, թիթեղների հետ միասին, մուտքային և ելքային ալիք, որոնցով հեղուկը հոսում է դեպի և դուրս գալիս այդ ալիքներից:

Բացի այդ, երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի արտադրության մեթոդը ներառում է ափսեի կտրումը այնպես, որ այն ունենա որոշակի չափ. սեղմելով մշակելով կտրված ափսեի երկու կողմերը, որպեսզի ձևավորվեն մի քանի ալիքներ, որոնց միջոցով հեղուկը հոսում է. և համատեղելով կնքման տարրը սեղմված մշակված ափսեի եզրագծի հետ:

Գծագրերի համառոտ նկարագրությունը

Ուղեկցող գծագրերը, որոնք ներառված են գյուտի ավելի լավ ըմբռնումը ապահովելու համար, կազմում են այս բնութագրի մի մասը և կազմում, պատկերում են գյուտի մարմնավորումները և նկարագրության հետ միասին ծառայում են գյուտի սկզբունքների բացատրությանը:

Այս գծագրերի վրա.

Նկար 1-ը ցույց է տալիս վառելիքի բջիջների սովորական համակարգը.

Նկար 2-ը պայթեցված հեռանկարային տեսք է, որը ցույց է տալիս սովորական վառելիքի բջիջների փաթեթի մի մասը.

Նկար 3-ը պլանային տեսք է, որը ցույց է տալիս սովորական վառելիքի բջիջի երկբևեռ թիթեղը.

Նկար 4-ը հատվածային տեսք է Նկար 3-ում A-B գծի երկայնքով;

Նկար 5-ը հատակագծային տեսք է, որը ցույց է տալիս երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի առաջին ձևավորումը՝ համաձայն սույն գյուտի.

Նկար 6-ը պայթեցված հեռանկարային տեսք է, որը ցույց է տալիս երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի մի մասը՝ համաձայն սույն գյուտի առաջին մարմնավորման.

7-ը սխեմա է, որը ցույց է տալիս սույն գյուտի համաձայն երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղների արտադրության մեթոդի առաջին մարմնավորումը.

Նկար 8-ը պայթեցված հեռանկարային տեսարան է, որը ցույց է տալիս վառելիքի բջիջի երկբևեռ թիթեղների կույտը` համաձայն սույն գյուտի առաջին ձևավորման.

Նկար 9-ը հատակագծային տեսք է, որը ցույց է տալիս երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի աշխատանքային վիճակը՝ համաձայն սույն գյուտի առաջին ձևավորման.

10-ը և 11-ը վերևի և առջևի հատվածային տեսարաններ են, որոնք ցույց են տալիս երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի երկրորդ մարմնավորումը՝ համաձայն սույն գյուտի.

12-ը սխեմա է, որը ցույց է տալիս սույն գյուտի համաձայն երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղների արտադրության մեթոդի երկրորդ մարմնավորումը.

Նկար 13-ը հատակագծային տեսք է, որը ցույց է տալիս երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի աշխատանքային վիճակը՝ համաձայն սույն գյուտի երկրորդ կատարման.

14-ը և 15-ը վերևի և առջևի հատվածային տեսարաններ են, որոնք ցույց են տալիս երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի երրորդ ձևավորումը՝ համաձայն սույն գյուտի. և

16-ը սխեմա է, որը ցույց է տալիս սույն գյուտի համաձայն երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղների արտադրության մեթոդի երրորդ մարմնավորումը:

Նախ, կներկայացվի երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի առաջին մարմնավորումը՝ համաձայն սույն գյուտի:

Նկար 5-ը հատակագծային տեսք է, որը ցույց է տալիս երկբևեռ վառելիքի մարտկոցի ափսեի առաջին ձևավորումը՝ համաձայն սույն գյուտի, և 6-ը պայթեցված հեռանկարային տեսարան է, որը ցույց է տալիս երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի մի մասը՝ համաձայն սույն գյուտի առաջին մարմնավորման: .

Ինչպես ցույց է տրված Նկարներ 5-ում և 6-ում, երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի առաջին ձևավորումը, համաձայն սույն գյուտի, ներառում է որոշակի հաստություն և տարածք ունեցող թիթեղ 40. հեղուկի հոսքի տարածություն 41, որը ձևավորվել է 40 ափսեի երկու կողմերում, որպեսզի ունենա որոշակի լայնություն, երկարություն և խորություն. հեղուկի ուղղության ցանց 42, որը տեղադրված է հեղուկի հոսքի տարածության մեջ 41, որպեսզի ունենա որոշակի ձև. 40 ափսեի վրա ձևավորված մուտքային անցք 43, որը միացված է հեղուկի հոսքի տարածությանը 41՝ հեղուկը ներմուծելու համար. և 40 ափսեի վրա ձևավորվել է ելքային անցք 44, որը միացված է հեղուկի հոսքի տարածությանը 41՝ հեղուկը լիցքաթափելու համար:

Թիթեղ 40-ն ունի ուղղանկյուն ձև և որոշակի հաստություն, ուղղանկյուն ափսեի 40-ի երկու կողմերում համապատասխանաբար ձևավորվում է հեղուկի հոսքի տարածություն 41, և այն ունի ուղղանկյուն ձև և որոշակի խորություն: Թիթեղ 40-ը պատրաստված է չժանգոտվող պողպատից։ Թիթեղ 40-ը և հեղուկի հոսքի տարածությունը 41 կարող են ունենալ այլ ձևեր, բացի ուղղանկյունից:

Հեղուկի ուղղության ցանցը 42 ունի ուղղանկյուն ձև, որն ավելի փոքր է, քան հեղուկի հոսքի տարածությունը 41, այնպես որ այն կարող է տեղադրվել 40 ափսեի հեղուկի հոսքի տարածության մեջ 41, և այն ունի ոչ ավելի հաստություն, քան հեղուկի հոսքի տարածության խորությունը 41:

Մուտքի անցք 43 ձևավորվում է որպես առնվազն մեկ անցքի ձև և ձևավորվում է ափսեի մի կողմում 40: Ելքի մուտքը 43 պատրաստված է որպես առնվազն մեկ անցքի ձև և ձևավորվում է մուտքի անցքից հակառակ կողմում 43 այնպես, որ լինի շեղանկյուն այս մուտքի նկատմամբ 43.

7-ը սխեմա է, որը ցույց է տալիս սույն գյուտի համաձայն երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղների արտադրության մեթոդի առաջին մարմնավորումը:

Ինչպես ցույց է տրված Նկար 7-ում, սույն գյուտի համաձայն երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի արտադրության մեթոդի առաջին մարմնավորման մեջ ձևավորվում է ափսեի մշակման կաղապար, որի վրա ձևավորվում է որոշակի տարածք և խորություն ունեցող հեղուկի հոսքի տարածություն: երկու կողմերից և ձևավորեց ցանց, որը դուրս էր ցցված հեղուկ միջավայրի հոսքի տարածության մեջ: Դրանից հետո ափսեը մշակվում է այս կաղապարով: Միևնույն ժամանակ, որոշակի խորություն ունեցող ուղղանկյուն ափսեի երկու կողմերում ձևավորվում է հեղուկի հոսքի ուղղանկյուն տարածություն, որն ունի որոշակի խորություն, և հեղուկի հոսքի տարածության մեջ ձևավորվում է ցանց, որպեսզի ձևավորվի ալիք: Այս ցանցը կարող է ձևավորվել տարբեր ձևերի:

Այնուհետև, թիթեղը մշակվում է՝ ձևավորելու մուտք, որպեսզի թույլ տա հեղուկի հոսքը հոսել ցանցավոր հեղուկի հոսքի տարածություն, և մշակվում է՝ ձևավորելու ելք, որպեսզի հոսքը դուրս գա հեղուկի հոսքի տարածությունից: Մուտքի ալիքը և ելքի ալիքը, համապատասխանաբար, պատրաստված են առնվազն մեկ անցքի կամ բաց ակոսի տեսքով:

Նախ, երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղները կուտակված են: Ավելի մանրամասն, ինչպես ցույց է տրված Նկար 8-ում, MEA-ները (M) տեղադրվում են երկբևեռ թիթեղների (BP) միջև և դրանք համակցվում են միմյանց հետ համակցման միջոցով (ցուցադրված չէ): Այս դեպքում, հեղուկի հոսքի տարածությունը 41, որը ձևավորվում է երկբևեռ ափսեի (BP) կողմում, հեղուկի ուղղության ցանցը 42, որը ձևավորվում է հեղուկի հոսքի տարածությունում 41, և MED (M) կողմը ձևավորում է ուղի (ալիք) միջով: որտեղ վառելիքը հոսում է. MEA-ի մյուս կողմը (M), հեղուկի հոսքի տարածությունը 41, որը ձևավորվել է մյուս երկբևեռ ափսեի (BP) կողմում, որը ուղղված է առաջին երկբևեռ թիթեղին (BP), և հեղուկի ուղղության ցանցը 42, որը ձևավորվել է հեղուկի հոսքի տարածությունում 41. ձևավորված ուղի (ալիք), որով հոսում է օդը:

Այս կառուցվածքով, երբ վառելիքը մատակարարվում է երկբևեռ ափսեի (BP) մուտքին 43, ինչպես ցույց է տրված Նկար 9-ում, 43 մուտքի վառելիքը հոսում է հեղուկի հոսքի տարածություն 41: Այնուհետև, հեղուկի հոսքի տարածության 41-ում վառելիքը տարածվում է (բաշխվում) ամբողջ հեղուկի հոսքի տարածության 41-ի միջոցով հեղուկի ուղեկցող ցանցով 42, որը տեղադրված է հեղուկի հոսքի տարածության մեջ 41, և այնուհետև վառելիքը արտահոսում է դեպի դրս՝ ելքի անցք 44-ի միջոցով:

Այս գործընթացում հեղուկի ուղղորդող ցանցը 42 հեղուկի հոսքի տարածությունում 41 կատարում է ոչ միայն ուղղորդող ֆունկցիա՝ վառելիքը հավասարաչափ բաշխելով հեղուկի հոսքի տարածության մեջ 41, այլ նաև «դիֆուզիոն» ֆունկցիա (դիֆուզիոն ֆունկցիա)՝ պատշաճ կերպով վերահսկելով հոսքի խտությունը։ . Այս դեպքում բաշխումը և ճնշումը կարող են ճշգրտվել հեղուկի ուղղության 42 ցանցի «բջիջների» չափերով: Միևնույն ժամանակ, հեղուկի ուղղության ցանցի 42 ձևավորման շնորհիվ ցանցի տեսքով, երկբևեռ ափսեի (BP) հետ շփվող MED (M) հետ շփման տարածքը համեմատաբար կրճատվում է, և, համապատասխանաբար, արդյունավետ շփման տարածքը: վառելիքը և MED (M) ավելացել են:

Բացի դրանից, օդը հոսում է նույն գործընթացով, ինչպես նկարագրված է վերևում:

Սույն գյուտի առաջին մարմնավորման համաձայն երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղների արտադրության մեթոդի դեպքում, ափսեը կաղապարով պատրաստելով, այն կարելի է հեշտությամբ զանգվածային արտադրել: Ավելի մանրամասն, աջակցող ցանցի ափսեի արտադրությամբ և մուտքի և ելքի միջոցով, երկբևեռ թիթեղը կարելի է պարզապես և հեշտությամբ արտադրել:

10-ը և 11-ը վերևի և առջևի հատվածային տեսարաններ են, որոնք ցույց են տալիս երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի երկրորդ մարմնավորումը՝ համաձայն սույն գյուտի:

Ինչպես ցույց է տրված ՆԿ 10-ում և 11-ում, երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղը, ըստ գյուտի երկրորդ մարմնավորման, ներառում է որոշակի հաստություն և տարածք ունեցող թիթեղ 50. 53 ալիքի տարածք, որն ունի վանդակավոր ելուստներ 52, որոնք հարում են բազմաթիվ վանդակավոր ակոսներին 51, որոնք ձևավորվում են 50 ափսեի երկու կողմերի որոշակի տարածքի երկայնքով. մուտք 54, որը ձևավորվել է 50 ափսեի մի կողմում, որպեսզի միացված լինի հեղուկի անցման տարածքի 53 վանդակավոր անցքերին 51; և 50 ափսեի այս կողմում ձևավորվել է ելքային ալիք 55, որպեսզի լիցքաթափվի 53 ալիքի տարածքի վանդակաճաղերի 51 միջով անցնող հեղուկը:

Թիթեղ 50-ն ունի ուղղանկյուն ձև և որոշակի հաստություն: Կապուղու շրջանը 53 համապատասխանաբար ձևավորվում է 50 ափսեի երկու կողմերում այնպես, որ ունենա ուղղանկյուն ձև: Թիթեղը 50 և ալիքի շրջանը 53 կարող են ձևավորվել տարբեր ձևերով, բացառությամբ ուղղանկյունի:

Ցանցային ելուստները 52 ձևավորվում են ուղղանկյուն կոնի ձևով, և յուրաքանչյուր վանդակավոր ակոս 51 ձևավորվում է այս վանդակավոր ելուստների միջև 52 ուղղանկյուն կոնի տեսքով: Ցանցային ելուստը 52 կարող է ձևավորվել եռանկյունաձև կոնի ձևով:

Վանդակավոր ելուստները 52 տեղադրվում են կանոնավոր կերպով (կանոնավոր ընդմիջումներով): Մեկ փոփոխության դեպքում վանդակավոր ելուստները 52 կարող են տեղադրվել անկանոն ձևով:

Մուտքի անցք 54 և ելքի անցք 55, համապատասխանաբար, ձևավորվում են 50 ափսեի մի կողմում, որն ունի բաց ձև, սահմանված լայնությամբ և խորությամբ։ Բացի այդ, մուտքի անցք 54 և ելքի անցք 55 կարող են համապատասխանաբար ձևավորվել որպես առնվազն մեկ անցքի ձև:

Երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղը, համաձայն սույն գյուտի երկրորդ մարմնավորման, պատրաստված է չժանգոտվող պողպատից:

12-ը սխեմա է, որը ցույց է տալիս երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղների արտադրության մեթոդի երկրորդ մարմնավորումը՝ համաձայն սույն գյուտի:

Ինչպես ցույց է տրված Նկար 12-ում, երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղների արտադրության մեթոդում, համաձայն սույն գյուտի երկրորդ մարմնավորման, առաջին քայլը որոշակի հաստություն և տարածք ունեցող ափսեի արտադրությունն է: Երկրորդ քայլն այնուհետև կատարվում է հաստոցների տեսքով՝ ափսեի երկու կողմերում վանդակավոր ելուստների կողքին վանդակաճաղերի ձևավորման համար: Այս երկրորդ քայլը ներառում է ափսեի երկու կողմերը կտրելու ենթաքայլեր՝ վանդակավոր ելուստներ ձևավորելու համար. և մանրացնելով ափսեի երկու կտրված կողմերը: Խազից առաջացած վանդակավոր ելուստները ուղղանկյուն կոնի ձև ունեն, բայց դրանք կարող են ձևավորվել այլ ձևերով, բացի ուղղանկյուն կոնից: Կռկռալով վանդակավոր անցքեր են ձևավորվում վանդակավոր ելուստների միջև, որտեղ վանդակաճաղերի անցքերը ձևավորում են ալիքներ, որոնց միջով հոսում է հեղուկը: Հղկելու միջոցով հնարավոր է հեռացնել խազից առաջացած փորվածքները և մշակել վանդակաճաղերի ելուստների սուր ծայրերը (վերևները), որպեսզի դրանք բութ լինեն։

Վերջապես, երրորդ քայլը ափսեի մշակումն է, որպեսզի ձևավորվի մուտք և ելք, որպեսզի դրանք միացվեն վանդակաճաղերի անցքերին:

Երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղները հավաքվում են փաթեթի մեջ: Այս դեպքում երկբևեռ ափսեի (BP) մի կողմում ձևավորված ալիքի տարածքը (BP) և MEU (M) կողմը ձևավորում է ուղի (ալիք), որով վառելիքը հոսում է: MED-ի մյուս կողմը (M) և մյուս երկբևեռ ափսեի (BP) կողմը, որը ուղղված է առաջին երկբևեռ թիթեղին (BP) կազմում է ճանապարհ (ալիք), որով հոսում է օդը:

Այս դիզայնով, երբ վառելիքը մատակարարվում է երկբևեռ ափսեի (BP) 54 մուտքի միջանցքին, ինչպես ցույց է տրված ՆԿ 53 ալիքներում, և այնուհետև այս վառելիքը դուրս է թափվում ելքային ալիքով 55:

Այս գործընթացում նման ցանցի փոքր և միատեսակ ձևի շնորհիվ, որը ձևավորվում է 53 ալիքի շրջանում ցանցի ելուստներից 52 ձևավորված վանդակավոր անցքերից 51, հեղուկը կարող է ոչ միայն հավասարաչափ բաշխվել, այլև ցրվել: Միևնույն ժամանակ, ալիքի 53-րդ շրջանում ձևավորված վանդակավոր ելուստների 52-ի պատճառով երկբևեռ ափսեի (BP) և MEA (M) շփման տարածքը համեմատաբար կրճատվել է, և արդյունավետ շփման տարածքը. վառելիքը և MEA (M) ավելացել են:

Բացի դրանից, օդը հոսում է նույն գործընթացով, ինչպես նկարագրված է վերևում:

Երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղների արտադրության մեթոդի դեպքում՝ համաձայն սույն գյուտի երկրորդ մարմնավորման, երկու կողմերից որոշակի հաստությամբ ուղղանկյուն թիթեղ մշակելով՝ գլանով մուտք և ելք ձևավորելու համար, արտադրությունը պարզ է և արագ:

14-ը և 15-ը վերևի և առջևի հատվածային տեսարաններ են, որոնք ցույց են տալիս երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի երրորդ մարմնավորումը՝ համաձայն սույն գյուտի:

Ինչպես ցույց է տրված Նկարներ 14-ում և 15-ում, երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղը, համաձայն սույն գյուտի երրորդ մարմնավորման, ներառում է մի թիթեղ 60, որն ունի որոշակի հաստություն և տարածք, որի մեջտեղի երկու կողմերում բազմաթիվ ալիքներ 61 կազմված են բազմաթիվ վերելքներից: և իջումներ, այնպես որ նրանք ունենան որոշակի լայնություն և երկարություն. և կնքող անդամ 65 համապատասխանաբար կցված է 60 ափսեի երկու կողմերի եզրագծին այնպես, որ ձևավորվեն 62a, 62b, 62c ալիքները 60 ափսեի 61 ալիքների հետ միասին, մուտք 63 և ելք 64, որոնց միջով հեղուկը հոսում է և դուրս.

Թիթեղ 60-ը պատրաստված է ուղղանկյուն մետաղական ափսեի տեսքով, իսկ 61 ալիքները ձևավորվում են այս ուղղանկյուն մետաղական ափսեի որոշակի ներքին տարածքում: Երբ ափսե 60-ը սեղմվում է, 61 ալիքները համապատասխանաբար ձևավորվում են 60 ափսեի երկու կողմերում, իսկ 61 ալիքներն ունեն նույն խորությունը:

Կնքման տարրը 65 ունի ուղղանկյուն ձև և որոշակի լայնություն, և այն ունի նույն հաստությունը, ինչ 61-րդ ալիքի բարձրացնողների բարձրությունը և ունի նույն չափը, ինչ ափսե 60: 61-րդ ալիքի վերելքների բարձրությունը մոտավորապես 2,5 մմ:

Մուտք 63, որի միջով հեղուկը հոսում է, ձևավորվում է կնքման անդամ 65-ի մի կողմից, և ելք 64 ձևավորվում է մուտքի 63-ի հակառակ կողմում:

Ներքին ալիքը, որը ձևավորվում է կնքման անդամ 65-ով, ներառում է մուտքային բուֆերային ալիք 62a՝ հեղուկը բաշխելու համար 60 ափսեի 61 ալիքներով; ելքային բուֆերային ալիք 62b, որը թույլ է տալիս, որ հեղուկը, որն անցնում է 60 ափսեի 61 ալիքներով, հոսում է դեպի ելքային ալիք 64; և միացնող ալիք 62c մուտքի բուֆերային ալիքը 62a և ելքային բուֆերային ալիք 62b միացնելու համար:

16-ը սխեմա է, որը ցույց է տալիս սույն գյուտի համաձայն երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղների արտադրության մեթոդի երրորդ մարմնավորումը:

Ինչպես ցույց է տրված Նկար 16-ում, երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղների արտադրության մեթոդում, համաձայն սույն գյուտի երրորդ մարմնավորման, առաջին քայլը 60 թիթեղ ձեռք բերելն է՝ կտրելով որոշակի հաստություն և տարածք ունեցող մետաղական թիթեղը, համաձայն որոշակի չափի, և երկրորդ քայլը ափսեը 60 սեղմելն է, որպեսզի 60 ափսեի երկու կողմերում ձևավորվեն բազմաթիվ ալիքներ 61: Մետաղական թիթեղը 60 ունի ուղղանկյուն ձև:

60 թիթեղի 61 ալիքները ուղիղ են, և ունեն որոշակի երկարություն, և 61 ալիքների բարձրությունների բարձրությունը նույնն է։ Թիթեղ 60-ի 61 ալիքը կարող է ունենալ տարբեր խաչմերուկի ձևեր, ինչպիսիք են ալիքային կամ ուղղանկյուն ձևը:

Երրորդ քայլը կնքման անդամը 65-ի համակցումն է մամլիչով ձևավորված ափսեի 60-ի եզրագծի հետ: Կնքման անդամը 65 ձևավորվում է ուղղանկյուն տարածության մեջ, որն ունի որոշակի լայնություն և հաստություն, և այս կնքման անդամը 65-ը համակցված է եզրագծի հետ: թիթեղ 60 այնպես, որ շրջապատի 60 ափսեի ներքին շրջանը և, հետևաբար, ձևավորի ալիքներ 62a, 62b, 62c: Կնքման անդամ 65-ի վրա ձևավորվում է մուտք 63 և ելք 64: Մուտքը 63 և ելքը 64 կարող են ձևավորվել կնքման անդամ 65-ի մի մասը կտրելով:

Ինչպես վերը նկարագրված է սույն գյուտի առաջին մարմնավորման մեջ, վառելիքի բջիջների փաթեթը հավաքվում է: Միևնույն ժամանակ, երկբևեռ ափսեի (BP) և MEU-ի (M) կողմում ձևավորված ուղիղ ալիքը 61 բարձրացնելով, ձևավորվում է ճանապարհ (ալիք), որի երկայնքով հոսում է վառելիքը: MED-ի մյուս կողմը (M) և ուղիղ ալիքների 61 թեքությունները, որոնք ձևավորվել են մյուս երկբևեռ ափսեի (BP) կողմում, որը ուղղված է առաջին երկբևեռ ափսեին (BP) կազմում է ուղի (ալիք), որով օդը հոսում է:

Այս դիզայնով, երբ վառելիքը մատակարարվում է երկբևեռ ափսեի (BP) մուտքային անցք 63, վառելիքը մուտքի 63 անցքում հոսում է այս ճանապարհով, մասնավորապես մուտքի բուֆերային միացքով 62ա, միացնող 62c, 61 միացքի և ելքի միջով։ բուֆերային պորտ 62b. Այնուհետև վառելիքը արտահոսում է դեպի դրս՝ ելքի 64 անցքից: Բացի այդ, օդը հոսում է նույն գործընթացով, ինչպես նկարագրված է վերևում:

Բացի այդ, սույն գյուտի մեջ մետաղական թիթեղը մամլիչ մշակման միջոցով արտադրելով, արտադրությունը պարզ է և արագ: Բացի այդ, երկբևեռ ափսեի հաստությունը նվազեցնելով, փաթեթի չափը և քաշը կարող են կրճատվել:

Արդյունաբերական կիրառելիություն

Ինչպես նկարագրված է վերևում, երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղների և դրա արտադրության մեթոդի դեպքում՝ համաձայն սույն գյուտի, վառելիքի և օդի հոսքերը համապատասխանաբար հոսելով վառելիքի էլեկտրոդի և վառելիքի բջիջի օդային էլեկտրոդի մեջ՝ բարձրացնելով արդյունավետությունը: MEA-ի հետ ռեակցիայի տարածքը և դիֆուզիոն գոտու հզորության ելքը (էներգիայի թողարկումը) մեծացնելը կարող է մեծանալ: Վառելիքի և օդի հոսքի դիմադրությունը նվազեցնելով, վառելիքի և օդի հոսք առաջացնող ճնշման կորուստը կարող է կրճատվել, այսինքն. պոմպային ուժ. Բացի այդ, պարզեցնելով և հեշտացնելով արտադրությունը, արտադրության ծախսերը կարող են զգալիորեն կրճատվել, և, հետևաբար, հնարավոր է զանգվածային արտադրություն:

1. Երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսե, որը պարունակում է որոշակի հաստություն և մակերես ունեցող թիթեղ. հեղուկի հոսքի տարածություն, որը ձևավորվում է այս ափսեի երկու կողմերում, և հեղուկի հոսքի տարածությունը կազմաձևված է որոշակի լայնությամբ, երկարությամբ և խորությամբ. հեղուկի ուղեկցող ցանց, որը տեղադրված է հեղուկի հոսքի տարածության մեջ, հեղուկի ուղեցույցը որոշակի ձև ունի. ափսեի վրա ձևավորված մուտքի անցք, որը կապված է հեղուկի հոսքի տարածության հետ՝ հեղուկը ներմուծելու համար. և հեղուկի հոսքի տարածությանը միացված ափսեի վրա ձևավորվել է ելքային միացք՝ հեղուկը լիցքաթափելու համար:

2. Երկբևեռ թիթեղը ըստ պահանջի 1-ի, որտեղ հեղուկի հոսքի տարածությունը ձևավորվում է ուղղանկյուն ձևով, իսկ հեղուկի ուղեցույցի ցանցը ուղղանկյուն է, ոչ ավելի, քան հեղուկի հոսքի տարածության չափը:

3. 1-ին պահանջի երկբևեռ թիթեղը, որտեղ հեղուկի ուղղորդող ցանցն ունի հեղուկի հոսքի տարածության խորությունից ոչ ավելի հաստություն:

4. Երկբևեռ թիթեղը ըստ 1-ին պահանջի, որտեղ մուտքի և ելքի միացքը համապատասխանաբար ձևավորվում են որպես առնվազն մեկ միջանցք և ձևավորվում են ափսեի կողքին:

5. 1-ին պահանջի երկբևեռ թիթեղը, որտեղ մուտքն ու ելքը անկյունագծով են միմյանց:

6. Երկբևեռ թիթեղը ըստ պահանջի 1-ի, ափսեը պատրաստված է չժանգոտվող պողպատից:

7. Վառելիքի բջիջների երկբևեռ ափսեի արտադրության մեթոդ, ներառյալ թիթեղը մշակելու համար կաղապարի արտադրությունը, որի վրա երկու կողմից ձևավորվում է որոշակի տարածք և խորություն ունեցող հեղուկի հոսքի տարածություն, և հեղուկի հոսքի ցանց դուրս եկող հեղուկի հոսքի տարածություն: ձևավորվում է; այս կաղապարով ափսե պատրաստելը; ափսեի մշակում, որպեսզի հեղուկը հոսվի ցանցավոր հեղուկի հոսքի տարածություն մուտք գործելու համար. և ափսեի մշակումը՝ հեղուկի հոսքի տարածությունից հեղուկի արտահոսքի համար ելքային անցում ապահովելու համար:

8. Երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղ, որը պարունակում է որոշակի հաստություն և մակերես ունեցող թիթեղ. ալիքի տարածք, որն ունի վանդակավոր ելուստներ ափսեի երկու կողմերի որոշակի տարածքի երկայնքով ձևավորված բազմաթիվ վանդակավոր ակոսների կողքին. մուտքի անցք, որը ձևավորվում է ափսեի մի կողմում, որը միացված է վանդակաճաղերի անցքերին հեղուկ ներմուծելու համար. և ելքի միացք, որը ձևավորվել է ափսեի մի կողմում, որը միացված է ցանցի անցքերին՝ հեղուկը լիցքաթափելու ցանցի անցքերում:

9. Երկբևեռ թիթեղը ըստ պահանջի 8-ի, որտեղ վանդակավոր ելուստը ձևավորվում է ուղղանկյուն կոնի տեսքով:

10. 8-րդ պահանջի երկբևեռ թիթեղը, որտեղ վանդակավոր ելուստները ձևավորվում են կանոնավոր ընդմիջումներով:

11. Երկբևեռ թիթեղը ըստ պահանջի 8-ի, որտեղ մուտքի և ելքի անցքերը համապատասխանաբար ձևավորվում են ափսեի կողքին բաց ձևով՝ որոշակի լայնությամբ և խորությամբ:

12. Երկբևեռ թիթեղը ըստ 8-րդ պահանջի, ափսեը պատրաստված է չժանգոտվող պողպատից:

13. Երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղների արտադրության մեթոդ, ներառյալ որոշակի հաստություն և մակերես ունեցող թիթեղների արտադրություն. մեքենայական մշակում` ափսեի երկու կողմերում ձևավորված վանդակավոր ելուստների կողքին վանդակաճաղեր ձևավորելու համար. և թիթեղը մշակելով մուտքի ալիքով և ելքի ալիքով, որը միացված է վանդակաճաղերի ակոսներին:

14. Մեթոդը, համաձայն 13-րդ պահանջի, որում մշակման փուլը ներառում է ենթաքայլեր. սալերի երկու կողմերում վանդակավոր ելուստներ ձևավորելու համար անցքեր. և մանրացնելով ափսեի երկու կտրված կողմերը:

15. Երկբևեռ վառելիքի բջիջների թիթեղ, որը ներառում է. երկարությունը; և ափսեի երկու կողմերի ուրվագծին համապատասխանաբար կցված կնքող անդամ այնպես, որ ափսեի ալիքների հետ միասին ձևավորվեն ներքին ալիքներ, մուտք և ելք, որոնցով հեղուկը հոսում է ալիքներից և դուրս է գալիս:

16. Երկբևեռ ափսե, ըստ 15-ի պահանջի, որի ներքին ալիքները ներառում են մուտքային բուֆերային ալիք՝ հեղուկը թիթեղների ալիքներով բաշխելու համար. ելքային բուֆերային ալիք, որը թույլ է տալիս ափսեի ալիքներով անցնող հեղուկին հոսել ելքային ալիք; և միացնող ալիք՝ մուտքի բուֆերային ալիքը և ելքային բուֆերային ալիքը միացնելու համար:

17. Երկբևեռ վառելիքի բջիջների ափսեի արտադրության մեթոդ, ներառյալ թիթեղը կտրելու համար, որպեսզի այն ունենա որոշակի չափ. սեղմելով մշակելով կտրված ափսեի երկու կողմերը, որպեսզի ձևավորվեն բազմաթիվ ալիքներ, որոնց միջով հոսում է հեղուկը. և համատեղելով կնքման տարրը սեղմված մշակված ափսեի եզրագծի հետ:

18. Մեթոդը ըստ պահանջի 17-ի, որտեղ սեղմման քայլի ընթացքում ալիքների կողմից ձևավորված բարձրացումները մշակվում են այնպես, որ նրանք ունենան նույն բարձրությունը:

Գյուտը վերաբերում է էլեկտրատեխնիկայի ոլորտին և կարող է օգտագործվել վառելիքի բջիջներում