Приглашаем Вас принять участие во Всероссийской конференции им. академика В.И. Овчаренко “Органические радикалы и органическая электрохимия: фундаментальные и прикладные аспекты”, которая пройдет в Новосибирске с 11 по 15 ноября 2024 года в институте “Международный томографический центр” СО РАН.
Конференция будет проходить в очном формате и включает пленарные лекции и устные доклады молодых ученых.
В рамках конференции будет организована научно-практическая часть “Магнетохимия” (14-15 ноября), включающая лекции по основным физико-химическим методам исследования органических радикалов и молекулярных магнетиков, а также возможность провести исследования образцов участников с использованием приборного парка МТЦ СО РАН (СКВИД-магнетометр, ЭПР-спектрометр, монокристальный и порошковый дифрактометры).
В рамках конференции будет проведен конкурс научно-исследовательских работ молодых ученых в возрасте до 35 лет.
Тематика конференции
Моно-, би- и полирадикалы;
Высокоспиновые молекулы;
Функционально-ориентированный синтез радикалов;
Комплексы металлов с парамагнитными лигандами;
Свободные радикалы в органическом синтезе;
Радикалы в материаловедении, биологии и медицине;
Редокс-активные органические и элементоорганические соединения для устройств хранения и преобразования энергии, сенсоры и молекулярные шаттлы;
Электрохимические молекулярные переключатели и молекулярные машины;
Молекулярные, олигомерные и полимерные функциональные материалы;
Электронный перенос в соединениях со смешано-валентным состоянием в электрохимических процессах;
Электрохимические превращения органических и элементоорганических соединений.
Рабочий язык конференции – русский.
Для участия в конференции необходимо зарегистрироваться online до 16 сентября 2024 г.
Исследователи обобщили данные о водородных топливных элементах
Ученые из ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН в Черноголовке изучили взаимосвязь процессов, материалов и конструктивных решений на эффективность работы водородно-воздушных топливных элементов с твердополимерной мембраной. Новый обзор, который охватывает более 400 работ, заполняет нишу между слишком общими работами и специализирующимися на конкретной проблеме. Работа, которая может стать «точкой входа» для ученых, собирающихся заниматься этой тематикой, удостоилась обложки в самом авторитетном российском научном журнале вообще — «Успехи химии» (IF = 7,6)
Водородные топливные элементы — химические источники тока, напрямую преобразующие химическую энергию реакции окисления водорода в электрический ток без горения,— были изобретены еще в 1839 году, однако только в XXI веке современные материалы и технологии позволили им получить массовое применение. В настоящее время активные разработки в области топливных элементов уже позволяют им конкурировать с двигателями внутреннего сгорания и литий-ионными аккумуляторами в ряде областей техники, но для того, чтобы расширить их сферу применения, нужно существенно улучшить их характеристики.
«Наш обзор заполняет нишу в тематике топливных элементов между существующими обзорами слишком общего характера и специализированными на конкретной проблеме. В нем мы последовательно рассматриваем все основные компоненты топливных элементов: протоннообменные мембраны, каталитические и газодиффузионные слои, биполярные пластины, системы охлаждения, а также факторы, которые влияют на мощность топливных элементов. Опыт, накопленный в нашем центре,— как в фундаментальных разработках, так и в практической плоскости — создании топливных элементов с воздушным охлаждением малой мощности и применении их в беспилотных летательных аппаратах и системах накопления энергии, позволил нам рассмотреть огромный объем литературы в 428 наименований именно с практической точки зрения и сформировать общее представление как об актуальном уровне разработок в этой области, так и о перспективах их применения и дальнейшего развития»,— говорит один из авторов работы, руководитель центра компетенций «Новые и мобильные источники энергии» ФИЦ ПХФ и МХ РАН, заведующий лабораторией твердотельных электрохимических систем ФИЦ ПХФ и МХ РАН Алексей Левченко.
Авторы обращают внимание, что на эффективность работы топливного элемента влияют четыре параметра: проводимость компонентов (протоннообменной мембраны, каталитических слоев), скорость электрохимических реакций на электродах, эффективность разделения газовых пространств анода и катода и эффективность подвода компонентов и отвода продуктов реакции, при этом каждый из этих параметров определяется свойствами нескольких компонентов топливного элемента — и, наоборот, свойства одного материала могут влиять на несколько характеристик. Так, например, чем тоньше мембрана, тем меньше потери за счет сопротивления в топливном элементе, но при этом увеличиваются другие потери — и, соответственно, для каждого конструктива топливного элемента существует оптимальная толщина этого ключевого компонента.
При этом в современном мире топливных элементов существуют два основных тренда. Часть групп работает на краткосрочную перспективу и занимается оптимизацией существующих разработок топливных элементов — увеличением стабильности катализаторов и стойкости их к отравлению, улучшением характеристик протоннообменных мембран и каталитических слоев, оптимизацией геометрии топливного элемента и тому подобное. Часть же работает на долгосрочную перспективу и ищет принципиально новые решения — бесплатиновые катализаторы (в том числе биокаталитические), новые типы ион-проводящих материалов с акцентом на анион-проводящие, которые позволяют использовать эти бесплатиновые катализаторы как на катоде, так и на аноде и так далее.
«Наша область — бурно развивающаяся и требующая новых идей, новых людей и новых коллабораций, поэтому такие обзоры, одновременно показывающие научно-технологические принципы работы топливных элементов и ситуацию на переднем крае науки, крайне важны»,— резюмирует цель этой работы Алексей Левченко.Развернуть на весь экран
Водородные топливные элементы
Алексей Паевский, заместитель руководителя центра компетенций НТИ «Новые и мобильные источники энергии» ФИЦ ПХФ и МХ РАН, ответил на вопросы «Ъ-Науки»:
— Как работают водородные топливные элементы?
— Водородные топливные элементы — старое изобретение, их придумали еще в 1839 году, до создания аккумуляторов. Однако их практическое применение началось в 1960-е годы: уже на новом технологическом уровне их начали использовать для обеспечения электроэнергией космических аппаратов, вначале для лунных программ в США и в СССР.
Несмотря на слово «топливный», в ВТЭ нет горения, хотя суммарная химическая реакция та же: H2 + O2 = H2O. Однако эта реакция в топливном элементе «разнесена» на две половинки, на два электрода: на одном электроде окисляется водород, на другом — восстанавливается кислород, а ионы водорода переходят к кислороду сквозь протонпроводящую мембрану. В результате в цепи возникает электрический ток. Поэтому в типичном единичном водородном топливном элементе всегда есть анод, катод, биполярная пластина, разделяющая их и протонпроводящая мембрана. То, что мы видим на фотографиях,— это не один топливный элемент, а их батарея.
— Какие бывают водородные топливные элементы?
— Два основных типа элементов — это ТЭ с протоннообменной мембраной (ПОМТЭ), которые работают при низких температурах (–60–80 градусов), и твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ), которые имеют другую конструкцию и работают при высоких температурах — в сотни градусов. Сейчас максимальное распространение имеют первые ТЭ, которые тоже бывают двух типов: с воздушным охлаждением (батареи малой мощности, до 5 кВт) и с водяным охлаждением (десятки киловатт).
— Где используются такие топливные элементы?
— Два основных направления использования ТЭ — транспорт (автотранспорт, корабли, легкие самолеты, беспилотники и т. п.) и системы накопления энергии.
Нужно понимать, что водородные автобусы и автомобили — это электромобили, в которых вместо основного литий-ионного аккумулятора стоят топливный элемент и бак со сжатым водородом (или другой источник водорода — например, водородный аккумулятор на металл-гидридах).
В нашем центре созданы водородные коптеры и водородная беспилотная автомобильная платформа, а также системы накопления энергии и первая в стране водородная заправка.
— В чем преимущество водородного топлива?
— Как я уже сказал, говорить про «топливо» не совсем корректно: водород в нем не горит. Главное преимущество — это удельная энергоемкость. Она у водородных энергоустановок в два-три раза выше, чем у систем с литий-ионными аккумуляторами. В результате вы получаете автомобиль или беспилотник с пробегом (или временем полета), как у аппарата с двигателем внутреннего сгорания, но при этом со всеми преимуществами электромобиля: экологичность, низкий шум, низкая тепловая сигнатура. При этом время заправки водородного транспорта сопоставимо с бензиновым, в то время как электромобиль заряжается — даже на быстрой зарядке — во много раз (в восемь—десять раз) дольше.
При этом, как ни странно, пожарная безопасность водородного транспорта ниже, чем и у бензинового, и у электрического.
— Каковы минусы использования водорода в качестве топлива?
— Главный минус — дорогая заправочная инфраструктура. И начальное распространение водородного транспорта требует очень больших вложений именно в заправочную инфраструктуру. Водородная заправка гораздо дороже зарядной станции.
— Сами элементы безопасны. Водород же, конечно, как и любой горючий газ, представляет опасность. Но при правильной эксплуатации водород оказывается безопаснее метана или пропана (особенно последнего, поскольку в отличие от пропана водород значительно легче воздуха и очень быстро улетучивается с места утечки).
15 – 18 октября 2024 г., г. Москва (ИМЕТ РАН), состоится XXI Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов “Физико-химия и технология неорганических материалов” с международным участием. Регистрация – до 8 сентября 2024 г.
Основная тематика конференции
СЕКЦИЯ 1 «Технологии получения и обработки функциональных металлических материалов»
СЕКЦИЯ 2 «Развитие методов исследования и моделирование структуры и свойств материалов и наноматериалов»
СЕКЦИЯ 3 «Технологии получения функциональных керамических и композиционных материалов»
СЕКЦИЯ 4 «Биомедицинские материалы и нанобиотехнологии»
СЕКЦИЯ 5 «Материалы для аддитивного производства. Аддитивные методы создания новых материалов и изделий»
СЕКЦИЯ 6 «Физико-химические основы синтеза и обработки перспективных неорганических материалов, в том числе наноматериалов»
СЕКЦИЯ 7 «Физико-химические основы ресурсосберегающих и экологически безопасных процессов переработки минерального и техногенного сырья»
Возможно очное или заочное участие. Организационный взнос не взимается. Рабочий язык – русский. Сайт
Учёные Центра НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН разработали композиционный материал, который, благодаря способности к накоплению энергии, может поддерживать комфортную температуру в системе горячего водоснабжения и теплоснабжения при кратковременных отключениях энергии.
Материалы с фазовым переходом, называемые сокращённо МФП, могут использоваться для теплового хранения энергии, теплового менеджмента, то есть защиты от перегрева электронных компонентов, регулирования теплового режима внутри помещений, а также в качестве портативных теплоаккумуляторов для медицины и физиотерапии и пр., рассказал руководитель группы спектроскопии наноматериалов ФИЦ ПХФ и МХ РАН Сергей Баскаков.
«Добавки композитов МФП в строительные материалы, например, в строительные смеси, позволят поддерживать более комфортную температуру в жилых помещениях от пяти часов до суток. Это возможно за счёт сглаживания колебаний дневных и ночных температур в процессе накопления и отдачи скрытого тепла. Кроме этого, добавки наиболее распространённых МФП (парафины, воск, жирные кислоты) увеличивают гидрофобные свойства отделочных материалов, что замедляет или полностью исключает процессы грибкового поражения стен, потолков и полов, что особенно актуально для влажных помещений», — объяснил эксперт.
Кроме того, с их помощью могут быть созданы системы для домов с околонулевым потреблением энергии, добавил эксперт. По его словам, если в здании установить накопитель тепла с композитом МФП объёмом 100 л со скрытым тепловым эффектом около 220 кДж/кг, то накопленного тепла хватит для нагрева приблизительно 175 л воды на 30°С.
«В строительной отрасли мы видим тенденцию на снижение потребления тепловой энергии зданиями за счёт применения современных теплоизоляционных материалов и ограждающих конструкций. Способность данных материалов поглощать и выделять тепловую энергию может быть использована для улучшения тепловых характеристик зданий. Энергетический и экономический эффект от применения МФП в строительных конструкциях составляет от 2 до 13 % и зависит как от типа материала, так и от региона применения, что является значимым», — дополняет ведущий инженер Центра НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н. Э. Баумана Вадим Истомин.
Для регионов, где продолжительное время в году низкие температуры, МФП-композиты могут использоваться и в портативных вариантах теплоаккумуляторов в термофорах («грелках») для обогрева тела сухим теплом. Существенным отличием таких теплоаккумуляторов от грелок с водой будет отдача тепла в узком интервале температур (50-60°С), а также возможность быстрого заряда с помощью бытовой микроволновой печи.
Основной механизм работы МФП состоит в поглощении тепла в процессе плавления и выделения тепла в процессе затвердевания, то есть материал выступает в роли аккумулятора тепла, объяснил Баскаков. МФП по своей природе условно можно разделить на органические и неорганические, добавил он. Так, неорганические МФП включают соли, металлы и их сплавы, в то время как парафины, жирные кислоты и спирты входят в состав органических МФП, объяснил Баскаков. Известных массово выпускаемых аналогов таких материалов, по его словам, на данный момент нет.
«Основной задачей проекта является увеличение теплопроводности таких МФП-композитов, для этого используются разработанные в ФИЦ ПХФ и МХ РАН графеновые материалы. Увеличение теплопроводности МФП позволит увеличить скорость заряда и разряда теплоаккумулятров на их основе, что повысит их эффективность», — объяснил эксперт.
Конференция позволит обогатить новыми знаниями область науки, связанную с созданием, применением и исследованием свойств конденсированных высокоэнергетических материалов, а также смежные направления исследований в области химических технических наук. В рамках конференции предусмотрены пленарные и секционные доклады.
Тематика конференции
Методы синтеза и фундаментальные основы технологии получения высокоэнергетических соединений физико-химических и взрывчатых высокоэнергетических материалов
Разработка перспективных конструкций и устройств на основевысокоэнергетических материалов
Оборудование для получения и переработки высокоэнергетических материалов
Приборы и методы для дистанционного обнаружения высокоэнергетических
Исследование процессов применения энергии высокоэнергетических
Разработки для обеспечения обороны и безопасности страны
Разработка развития технологий двойного назначения
В работе конференции предусмотрено проведение специальной секции.
Ключевые даты
Подача заявки на участие – до 09.08.2024 (регистрационная карта участника)
Подача тезисов докладов – до 12.08.2024
Оплата оргвзноса – до 16.08.2024
Заезд участников конференции – 03.09.2024
Открытие конференции – 04.09.2024
Рабочие заседания конференции – 04.09.2024 – 05.09.2024
Закрытие конференции – 05.09.2024
Выезд на базу отдыха «Иволга» – 05.09.2024 – 06.09.2024
Публикация
Сборник тезисов докладов будет опубликован в электронном виде, разосланы участникам конференции и выложены на сайте института ( www . ipcet . ru ). Тезисы докладов специальной секции будут опубликованы отдельно. Планируется опубликовать отдельные доклады в виде статей в специальном выпуске рецензируемого журнала «Южно-сибирский вестник», входящего в список РИНЦ и имеющий идентификатор DOI. Статью необходимо оформить согласно правилам журнала (https :// s – sibsb . ru / for – authors).
10 – 13 сентября 2024 г., г. Екатеринбург, пройдет Всероссийская конференция «Керамические и керметные материалы, перспективные технологии и устройства КЕРМЕТТЕХ-2024». Регистрация и подача тезисов продлены до 31 июля 2024 г.
Организаторы: ООО «Русатом МеталлТех», г. Москва Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, г. Екатеринбург Уральский федеральный университет, г. Екатеринбург
Тематики конференции:
Технологии и материалы для теплозащитных покрытий
Композиционные материалы
Керамические материалы для промышленности и медицины
office@icp.ac.ru
+7 496 522-51-64
