Ruský výrobce jaderného paliva
TVEL, jenž ho dodává také do České
republiky, se intenzivně věnuje
výzkumu i nejaderných palivových
článků pomocí nových keramických
materiálů. V Čepeckém
strojírenském závodě (ČMZ) byl
zahájen zkušební provoz na výrobu
dioxidu zirkonia, prášků pro plazmové
naprašování a výrobků z tvrdých
elektrolytů, jež mají zásadně
zvýšit účinnost palivových článků.
ČMZ je v současnosti jediný podnik
v Rusku, který se věnuje technologii
syntézy prášku na bázi dioxinu
zirkonia. Stávající výrobní kapacita je
zcela vytížena a výzkum trhu prokázal
nezbytnost rozšíření výroby dioxidu
zirkonia a výrobků z něj. Vysoce
efektivní technická keramika nalezne
podle generálního ředitele ČMZ Sergeje
Suchareva širokou škálu uplatnění,
a to i mimo jaderný průmysl:
„Tendence vývoje světového trhu se
zirkoniovou keramikou ukazují na
rozšíření poptávky po nanoprášcích
z dioxidu zirkonia. Tyto nanoprášky
mají unikátní soubor vlastností
a nacházejí stále širší uplatnění.“
Oblast využití oxidových nanoprášků
je opravdu široká. V energetice to
jsou palivové články, iontové chemické
zdroje proudu, membrány pro sluneční
baterie, povrch součástí turbín
a třecích prvků. V chemickém průmyslu
mohou vylepšit prvky chemických
zařízení, nosiče katalyzátorů, sorbety
a povrchy, v metalurgii plynová kyslíková
čidla a rozprašovače. V elektronice
se mohou použít na filtry a řezné
nástroje pro optická vlákna, senzory
a čidla vlhkosti. Ve strojírenství naleznou
uplatnění na řezných nástrojích,
filtrech a nanokompozitních materiálech.
Využije je také medicína: na protézy,
inhalátory či skalpely.
TVEL koncentruje pozornost také
na palivové články z tvrdých oxidů
(tzv. TOTE články) s keramickým
oxidovým elektrolytem z dioxidu zirkonia
stabilizovaného oxidem yttria.
Umožňují bezprostřední přeměnu
chemické energie paliva na elektrickou
s účinností vyšší než 50%.
Hlavní problémy, které je nutno řešit
pro rozvoj tohoto druhu energetiky,
je prodloužení životnosti a efektivity
provozu, snížení provozní teploty
a ceny energetických zařízení na bázi
palivových buněk. Užití stabilizovaných
nanoprášků dioxidu zirkonia
při výrobě palivových článků typu
TOTE poskytuje celou řadu výhod
a v konečném důsledku vede ke
snížení měrných nákladů ceny vyrobené
energie. Konkrétně:
l Zvýšení iontové vodivosti
elektrolytu
l Zvýšení katalytické schopnosti
anody a katody
l Snížení teploty spékání
l Snížení polarizačních ztrát
na přechodu katoda – elektrolyt
l Homogenita rozložení legovacích
přísad
l Možnost vyrábět velmi tenké
fólie (10 – 15 ?m)
Dioxid zirkonia vykazuje unikátní
soubor různorodých vlastností: velkou
pevnost, odolnost vůči vzniku
trhlin a opotřebení, odolnost vůči
působení tepla, odolnost vůči působení
chemických vlivů, stabilitu vůči
ozáření, iontovou vodivost, biologickou
snášenlivost aj. Uvedené vlastnosti
predikují neobvyklé efekty projevující
se ve vlastnostech materiálů
zhotovených na jeho bázi při přechodu
do nanostrukturního stavu. Zmenšení
rozměrů částic výchozího prášku
z mikrometrů na nanometry umožňuje
nejen zvýšit hustotu a zlepšit
mechanické charakteristiky keramických
materiálů, ale také zásadně změnit
jejich fyzikální vlastnosti, přičemž
tyto změny se týkají také základních
charakteristik pevných těles.
Korporace TVEL chce výzkum
a vývoj keramiky na bázi dioxidu zirkonia
do budoucna významně podporovat.
Je připravena vložit do perspektivních
projektů značné finanční
zdroje, nakoupit zařízení, znovu
obnovit a rozšířit kádrový potenciál
odvětví a také vytvářet nová pracovní
místa. Začátkem letošního července
proběhl první vědecko-realizační
seminář věnovaný této oblasti.
Plánují se další pracovní setkání se
zástupci zainteresovaných vědeckých
a výrobních organizací, zaměřených
na posouzení návrhů na zdokonalení
technologie výroby keramiky na bázi
dioxidu zirkonia a na zavedení výroby
nových druhů výrobků. /mn/
