Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», Университета имени Сунь Ятсена и Санкт-Петербургского Политехнического Университета Петра Великого нашли способ повышения стабильности протонпроводящих мембран для топливного элемента. Это позволит продлить срок службы устройств, снизить себестоимость вырабатываемой энергии и таким образом приблизить переход к водородной энергетике. Коллектив использовал первые образцы российского фторполимера с сульфогруппами, полученные компанией ООО «МТБ Технолоджи», аналог используемого во всем мире материала Nafion. Его предварительная обработка фтором позволила повысить устойчивость материала к перекисным радикалам, выделение которых возможно в ходе работы топливного элемента. Результаты исследования, выполненного в рамках государственного задания ИОНХ РАН, опубликованы в журнале «Polymer degradation and stability».
Комплекс мероприятий по снижению выбросов углерода и других парниковых газов в атмосферу, которые образуются в процессе сжигания ископаемого топлива (процесс декарбонизации) требует радикального пересмотра источников энергии и перехода от традиционного сжигаемого топлива к различным альтернативным источникам. Топливные элементы являются основными кандидатами в качестве альтернативы двигателей внутреннего сгорания для транспортных средств различного класса, в частности, легковых автомобилей, городских и магистральных грузовых машин, автобусов, водного транспорта и др. Протонпроводящая мембрана (электролит) – является «сердцем» топливного элемента и служит для разделения топлива и переноса протона от положительно заряженного электрода к отрицательно заряженному электроду. В качестве такой мембраны используется фторсодержащий полимер с сульфогруппами, обеспечивающими перенос протонов. Одним из сдерживающих факторов использования топливных элементов является недостаточный срок их эксплуатации. Решением такого вопроса может служить повышение химической стабильности мембраны.
Ученые из России и Китая представили результаты исследования стабилизации перфторсульфополимеров, произведенных в России, за счет обработки фтором. Воздействие фтором позволило перевести уязвимые для атаки радикалов группы в более стабильное состояние. Полученные из обработанного материала протонпроводящие мембраны показали характеристики, сопоставимые с таковыми для коммерческого аналога иностранного производства. Особенно следует отметить, что мощность топливного элемента на новой разработанной лабораторной мембране на 20% выше, чем на применяемом аналоге.
Фото: © ПАО «Россети»
Источник: ИОНХ РАН