Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка технологий получения и обработки термоэлектрических материалов на основе твердых растворов теллурида висмута, создание высокоэффективных термоэлементов и организация их опытно-промышленного производства

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.523.11.3005
Организация
ООО НПО "Кристалл"
Руководитель работ
Рябинин Денис Геннадьевич
Продолжительность работ
2007 - 2009, 27 мес.
Бюджетные средства
203 млн
Внебюджетные средства
90 млн

Разработка технологий получения структурно-совершенных кристаллов теллурида висмута и термоэлементов на их основе для генераторных термоэлектрических модулей преобразования тепловой энергии автономных систем жизнеобеспечения и для микромодулей с высокой плотностью тепловых потоков в системах охлаждения элементов электроники, оптоэлектроники, устройств телекоммуникаций, медицинской техники, устройствах кондиционирования. Организация опытно-промышленного производства термоэлектрических материалов и термоэлементов, разработка и проектирование опытных образцов термоэлектрических устройств и систем, организация опытно-промышленного производства термоэлектрических систем и устройств на базе улучшенных термоэлементов.

Соисполнители

Организация
АО "НПП "Квант"
Организация
ООО "Завод "Кристалл"
Организация
ООО "Криотерм"
Организация
НИТУ "МИСиС", МИСиС
Организация
МГТУ им. Н.Э.Баумана

Этапы проекта

1
06.07.2007 - 31.10.2007
Разработаны ТЗ на выполнение работ соисполнителями.
Разработана комплектность документов по ГОСТ 2.102-68, ГОСТ3.1119-83, ГОСТЗ. 1121-84, ГОСТ 19.101-77.
Проведён анализ вариантов разработки технологических процессов (ТП), технологического оборудования (ТО) и термоэлектрических устройств (ТЭУ), исходя из условий и организации конкретного производства, в том числе по использованию имеющегося на предприятии оборудования. Определены необходимые комплектующие для производства нового оборудования.
Проведены расчеты вариантов конструкций термоэлектрических модулей (ТМ).
Выбраны конструктивные варианты, проведена проработка с присвоением документам литеры «Э» для ТО: установка синтеза (УС), установка прессования (УП), установка отжига (УО).
Выбраны конструктивные варианты и разработана КД с присвоением ей литеры «Э» для слоисто-ориентированных термоэлементов (СОТЭ), ТМ и ТЭУ: системы охлаждения и термостабилизации «воздух - воздух» (ТЭА ВВ) и «жидкость-жидкость» (ТЭА ЖЖ), термоэлектрического генератора ТЭГ-10. Выбраны средства и методы контроля (испытаний, анализа, измерений) образцов термоэлектрических материалов.
Развернуть
2
01.11.2007 - 31.12.2007
Аннотация работ,
выполненных на отчетном этапе №2 «Разработка эскизной КД на СОТЭ, ТМ, ТО и ТЭУ. Разработка оптимальных составов материалов. Изготовление макетов ТО и ТЭУ.» проекта по теме: «Разработка технологий получения и обработки термоэлектрических материалов на основе твёрдых растворов теллурида висмута, создание высокоэффективных термоэлементов и организация их опытно-промышленного производства», Шифр «2007-3-2.3-25-02-002»
по государственному контракту от «06» июля 2007 г. № 02.523.11.3005
  
1. Цель и задачи этапа работ: организация работ с соисполнителями, выбор конструкций технологического оборудования и термоэлектрических устройств, оптимизация параметров термоэлектрических устройств, проведение патентных исследований.

2. Работы, выполненные на отчетном этапе:
Разработана эскизная КД на ТО: установку роста (УР), устройство вакуумного напыления (УВН), электроэрозионный станок (ЭС) и на ТЭУ: кондиционер для кабины машиниста железнодорожного транспорта (ТККМ) и системы кондиционирования сидений транспортных средств (ТЭКСТС), термоэлектрический генератор ТЭГ-500.
Разработаны оптимальные составы, проведено исследование структур пластин твердых растворов теллурида висмута (ТРТВ).
Проведен конструктивный и термомеханический расчет ТМ.
Изготовлены макеты образцов ТО: УС, УП и УО.
Изготовлены макеты образцов ТЭУ: ТЭА ВВ, ТЭА ЖЖ, ТЭГ-10, ТГМ.
Проведены предварительные патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96.
Разработаны программы и методики испытаний макетных образцов ТО: УС, УП и УО; и ТЭУ: ТЭА ВВ, ТЭА ЖЖ, ТЭГ-10, ТГМ.

3. Результаты
Эскизная КД на технологическое оборудование (ТО): Установку роста (УР), устройство вакуумного напыления (УВН), электроискровой станок (ЭС) и термоэлектрические устройства (ТЭУ): термоэлектрический кондиционер кабины машиниста (ТККМ), термоэлектрический генератор на 500ватт (ТЭГ-500) и термоэлектрический кондиционер сидений транспортных средств (ТЭКСТС), термогенераторный модуль (ТГМ).
Макетные образцы ТО: установки синтеза (УС), установки прессования (УП), установки отжига (УО) и ТЭУ: термоэлектрический агрегат воздух-воздух (ТЭА ВВ), термоэлектрический агрегат жидкость-жидкость (ТЭА ЖЖ), термоэлектрический генератор 10 вт(ТЭГ-10), термогенераторный модуль (ТГМ)
Макетные образцы охлаждающих и генераторных модулей.
Программы и методики испытаний
- макетных образцов ТО: УС, УП и УО; и ТЭУ: ТЭА ВВ, ТЭА ЖЖ, ТЭГ-10, ТККМ, ТГМ.
- методика измерения электропроводности образцов ТМ.
- методика контроля однородности состава термоэлектрических материалов по параметру решетки с помощью рентгеновского дифрактометра.
- методика анализа структуры термоэлектрических материалов по уширению дифракционных линий.
Промежуточный научно-технический отчет, в том числе:
- исследование зависимости структуры и состав ТРТВ, полученных в виде пластин,
- описание оптимальных составов охлаждающих и генераторных материалов,
- конструктивный и термомеханический расчета охлаждающих и генераторных модулей.
Результаты численного моделирования работы ТЭКСТС в различных условиях эксплуатации.
Анализ и расчеты вариантов конструкций термоэлектрического генератора ТЭГ-500
Программы (в среде MATLAB) для расчета теплофизических характеристик ТККМ
Отчёт о патентных исследованиях.



Руководитель работ Телышев А.В.
Развернуть
3
01.01.2008 - 31.05.2008
Изготовлены макетные образцы ТО: УР, УВН, ЭС и ТЭУ: ТЭГ-500, ТККМ, ТЭКСТС, СОТЭ и ТМ. Разработаны программы и методики испытаний макетных образцов СОТЭ, ТМ и ТО: УР, УВН, ЭС и ТЭУ: ТЭГ-500, ТККМ, ТЭКСТС Разработана ТД на отдельные ТП с присвоением литеры «Э». Выбраны средства и методы контроля (испытаний, анализа, измерений) СОТЭ, ТМ и ТЭУ. Проведены исследования структуры СОТЭ. Проведены испытания макетных образцов СОТЭ, ТМ и ТО: УС, УР, УО, УВР, ЭС и ТЭУ: ТЭА ВВ, ТЭА ЖЖ, ТЭГ-10, ТЭКСТС, ТЭГ-500, ТККМ. Составлена пояснительная записка к эскизному проекту. Проведены расчеты надежности ТО, ТЭУ.
Развернуть
4
01.06.2008 - 31.12.2008
Разработана КД на СОТЭ, ТМ, ТО: УС, УР, УО, УВН, ЭС, УПР и на ТЭУ: ТККМ, ТЭКСТС, ТЭГ-500, ТЭГ-10, ТЭА-ВВ, ТЭА-ЖЖ.
Изготовлены опытные образцы: СОТЭ, ТМ и ТО: УС, УР, УПР, УО, УВН, ЭС и ТЭУ: ТЭА-ВВ, ТЭА-ЖЖ, ТЭГ-10, ТЭГ-500, ТККМ, ТЭКСТС.
Разработаны программы и методики предварительных испытаний: СОТЭ, ТМ, ТО, ТЭУ.
Отработаны режимы ТП получения и обработки материалов, резки и нанесения покрытий.
Развернуть
5
01.01.2009 - 31.05.2009
Проведены патентные исследования. Уточнены параметры ТП получения и обработки ТРТВ. Разработаны РТД на ТП и РКД на ТО: УС, УР, УПР, УО, УВР, ЭС и ТЭУ: ТЭА ВВ, ТЭА ЖЖ, ТЭГ-10 и ТЭКСТС, ТЭГ-500, ТККМ. Изготовлены опытные образцы СОТЭ, ТМ, ТО, ТЭУ. Исследованы параметры СОТЭ в зависимости от технологических режимов получения и обработки. Проведены предварительные испытания опытных образцов СОТЭ, ТМ, ТО, ТЭУ.
Развернуть
6
01.06.2009 - 31.10.2009
Скорректированы ТД и КД по результатам предварительных испытаний с присвоением литеры «О». Доработаны опытные образцы СОТЭ, ТМ, ТО, ТЭУ. Разработаны программы и методики приемочных испытаний СОТЭ, ТМ, ТО, ТЭУ. Проведены приемочные испытания СОТЭ, ТМ, ТО, ТЭУ. Скорректированы ТД и КД по результатам приемочных испытаний с присвоением литеры «О1». Разработаны ТУ на СОТЭ, ТМ, ТЭУ.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

2.3 Осуществление комплексных проектов, в том числе разработка конкурентоспособных технологий, предназначенных для последующей коммерциализации в области индустрии наносистем
Тема
Разработка технологий получения и обработки термоэлектрических материалов на основе твердых растворов теллурида висмута, создание высокоэффективных термоэлементов и организация их опытно-промышленного производства.
Продолжительность работ
2007 - 2009, 28 мес.
Бюджетные средства
210 млн
Количество заявок
3
Тема
Разработка технологии формирования и оптимизация архитектуры термоэлемента для термоэлектрических генераторов, работающих в широкой области температур.
Продолжительность работ
2014 - 2016, 29 мес.
Бюджетные средства
150 млн
Количество заявок
5
Тема
«Разработка технологии производства нового класса объемных термоэлектрических материалов с нано- и субмикронными элементами структуры для термоэлектрических модулей».
Продолжительность работ
2011 - 2013, 31 мес.
Бюджетные средства
300 млн
Количество заявок
3
Тема
Объемные термоэлектрические материалы с нанокристаллической структурой для эффективных преобразователей энергии.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
1
Тема
Многофункциональные материалы на основе твердых растворов (SiC)1-Х - (AlN)Х для нового поколения быстродействующих электронных устройств силовой и оптоэлектроники
Продолжительность работ
2008 - 2009, 11 мес.
Бюджетные средства
13,3 млн
Количество заявок
1