Российская мембрана улучшит топливные элементы для водородной энергетики
Российско-китайская группа химиков предложила метод повышения устойчивости протонопроводящих мембран, используемых в топливных элементах. Такое усовершенствование продлит эксплуатационный ресурс приборов, снизит затраты на производство электроэнергии и ускорит внедрение водородной энергетики, говорится на сайте Российской академии наук.
Протонопроводящая мембрана выступает ключевой частью топливного элемента. Она обеспечивает разделение компонентов топлива и транспортировку протонов между положительным и отрицательным электродами. Мембрана изготавливается из фторсодержащего полимера, обогащенного сульфогруппами, необходимыми для перемещения протонов. Ограничивающим фактором широкого внедрения топливных элементов остается недостаточная продолжительность их службы. Повышение химической стойкости мембраны способно решить данную проблему.
Ученые опубликовали итоги эксперимента по повышению устойчивости российского перфторсульфополимера путем обработки фтором. Обработанный материал продемонстрировал преобразование нестабильных групп, подверженных воздействию свободных радикалов, в более устойчивые структуры. Протонопроводящие мембраны, созданные из полученного полимера, обладают характеристиками, равнозначными зарубежному коммерческому образцу. Более того, мощность топливного элемента, оснащенного экспериментальной мембраной, превышает аналогичный показатель серийного изделия на 20%.
«Фторирование стабилизирует слабые связи и делает их устойчивыми к атаке радикалов. Мембраны, полученные из такого полимера, демонстрируют повышенную стабильность и сохраняют свои свойства в течение длительного времени. Наша разработка позволяет значительно увеличить ресурс топливных элементов, что снижает стоимость вырабатываемой энергии. Это важный шаг на пути к массовому внедрению водородных технологий, которые могут стать основой чистой и эффективной энергетики будущего», — комментирует доктор химических наук Екатерина Сафронова, старший научный сотрудник лаборатории ионики функциональных материалов ИОНХ РАН, возглавляемой академиком РАН Андреем Ярославцевым.
Специалисты подчеркнули, что обработка материалов фтором способна существенно увеличить устойчивость протонопроводящих мембран, применяемых в водородно-воздушных топливных элементах. Таким образом, проведенное исследование способствует развитию технологии изготовления российских протонопроводящих мембран, предназначенных для использования в топливных элементах и системах электролиза воды. Следующим этапом станет разработка методики изготовления крупногабаритных мембран подобного типа.
Ранее российские химики научились сверхбыстро очищать топливо от серы.
