Cоздана стабильная мембрана для топливных элементов.
Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, НИУ ВШЭ и Томского политехнического университета разработали протонпроводящую мембрану, способную значительно увеличить срок службы водородно-воздушных топливных элементов. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Materials Science & Engineering B.
Одной из главных проблем современных топливных элементов является постепенное разрушение полимерной мембраны. При работе она многократно увлажняется и высыхает, испытывает механические нагрузки и подвергается воздействию агрессивных свободных радикалов. Это сокращает срок службы даже таких распространенных материалов, как Nafion®, что особенно критично для тяжелого грузового транспорта, где топливный элемент должен работать непрерывно до 25 тысяч часов.
Чтобы сделать мембрану устойчивее к разрушениям, исследователи армировали ее нетканым материалом из волокон сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом. В отличие от традиционных подложек из политетрафторэтилена, этот материал не требует специальной обработки поверхности. Благодаря этому он хорошо смачивается раствором проводящего полимера, обеспечивая плотное соединение компонентов и их равномерное распределение по всей толщине.
Процесс получения мембран.В результате прочность материала увеличилась в 1,8 раза, а набухание в плоскости практически полностью подавилось. При этом мембрана сохранила высокую протонную проводимость и не снизила мощность топливного элемента. Кроме того, новый материал оказался более устойчивым к воздействию свободных радикалов по сравнению с неармированным аналогом.
«Благодаря подавленному плоскостному набуханию и повышенной химической стабильности, наша мембрана лучше противостоит деградации в реальных условиях эксплуатации. Это открывает путь к созданию отечественных долговечных мембран, способных конкурировать с лучшими мировыми аналогами и обеспечивать надежную работу топливных элементов в тяжелом транспорте и стационарной энергетике», — отмечает научный сотрудник ИОНХ РАН кандидат химических наук Анжелика Бедарькова.
Следующим этапом станут испытания на длительную циклическую работу в условиях реальной нагрузки топливного элемента. Успешное завершение тестов позволит использовать разработку в тяжелом транспорте и стационарной энергетике.
Тем временем химия древних зубов помогла измерить температуру тела тираннозавра. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
