Ученые СПбГУПТД разработали углеродное волокно для топливных батарей российских самолетов

Ученые кафедры наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов имени А. И. Меоса Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна (СПбГУПТД) разработали технологию создания углеродных волокон для изготовления газодиффузионных подложек — важнейших компонентов топливных батарей.

Ученые СПбГУПТД разработали углеродное волокно для топливных батарей российских самолетов

Как сообщают разработчики, данные батареи используются для выработки электроэнергии в авиационной и космической технике, в подводных лодках, кораблях, электровозах, в коммунальном хозяйстве. Представленная учеными технология дешевле, технологически проще и экологичнее, чем зарубежные аналоги.

Ученые СПбГУПТД разработали углеродное волокно для топливных батарей российских самолетов

Российская разработка превосходит зарубежные образцы по многим эксплуатационным параметрам. Ее создание — результат работы группы ученых в стратегическом проекте вуза «Умные материалы, волокна и текстиль» по программе Минобрнауки «Приоритет 2030».

Сегодня в водородной энергетике для создания двигателей используются батареи топливных элементов, одним из компонентов которых являются газодиффузионные подложки. Это конструкции в виде легкого и прочного листового материала с высокой пористостью, хорошо пропускающего газы, с высокой электро- и теплопроводностью. В зарубежных аналогах газодиффузионных подложек используются углеродные волокна на основе полиакрилонитрила. Вопрос импортозамещения решил коллектив ученых под руководством профессора СПбГУПТД Владимира Лысенко.

Ученые СПбГУПТД разработали углеродное волокно для топливных батарей российских самолетов
«На данный момент в России углеродные волокна с высокой электро- и теплопроводностью в промышленных масштабах не производятся. За рубежом они изготавливаются из полиакрилонитрила при температурах порядка 2500-2800°С по чрезвычайно сложной технологии. Мы поняли, что ее необходимо упрощать за счет выбора перспективного материала. В результате информационного моделирования и многокритериальной оценки мы определили, что наиболее перспективными являются углеродные волокна на основе полиоксадиазола. В ходе многочисленных экспериментов мы изготовили данные волокна и газодиффузионные подложки на их основе. Испытания показали, что наша разработка не только удовлетворяет самым высоким техническим требованиям, но и превосходит лучшие зарубежные аналоги», — рассказал автор технологии Владимир Лысенко.
Ученые СПбГУПТД разработали углеродное волокно для топливных батарей российских самолетов

Ученые доказали, что для создания газодиффузионных подложек по их технологии можно использовать даже неутилизируемые отходы текстильных предприятий. Но основное преимущество в цене: разработка позволяет создавать углеродные волокна минимум на 30% дешевле, чем зарубежные аналоги.

Ученые СПбГУПТД разработали углеродное волокно для топливных батарей российских самолетов
«Достоинства нашей технологии по сравнению с зарубежными состоят в том, что нам не надо изготавливать полимерные волокна из дорогого сверхчистого полиакрилнейтрила, проводить их предокисление и вытяжку на всех этапах производства», — объяснил Лысенко.

При этом, ро его словам, температура изготовления углеродных волокон была снижена с 2500-2800°С до 2200°С. Таким образом получилось исключить из традиционно существующего производственного цикла несколько технологических этапов, подытожил разработчик.