Российские ученые нашли альтернативу полимерным мембранам в топливных элементах
Москва. 8 сентября. ИНТЕРФАКС – Коллектив российских ученых разработал метод, который поможет создать углеродные мембраны с улучшенными характеристиками по сравнению с полимерными образцами для применения в топливных элементах и электролизерах, сообщает пресс-служба химфака МГУ.
Работы провели ученые химического факультета и факультета наук о материалах МГУ совместно с Удмуртским федеральным исследовательским центром Уральского отделения РАН и Европейским центром синхротронного излучения.
"Удалось повысить селективность протонообменной мембраны на основе оксида графена с помощью электрохимического восстановления данного материала", - говорится в сообщении.
Протонообменная мембрана – это ключевой компонент топливных элементов. Она помогает разделить катодные и анодные процессы и переносит протоны от анода к катоду для получения электричества, воды и тепла путём электрохимической реакции. Обычно мембраны изготавливают из полимеров. Однако полимерные мембраны склонны к набуханию в водяных парах и растворах, а также подвержены деградации во времени, что существенно снижает их эффективность.
Альтернативным решением могут стать мембраны на основе оксида графена.
"Электрохимическое восстановление позволяет контролируемо уменьшать количество кислородсодержащих групп и, следовательно, управлять размером межслоевого пространства в мембранах оксида графена. По мере снижения содержания кислородных групп скорость транспорта молекул воды через мембрану становится все медленнее. При этом остаточные кислородные группы продолжают обеспечивать транспорт протонов на достаточно высоком уровне. В результате мы получили высокую избирательность транспорта протонов по отношению к воде, достигающую 1400:1 – это гораздо выше, чем у традиционных полимерных мембран. Такое соотношение транспорта протонов и воды также говорит о том, что нам удалось снизить риск проникновения низкомолекулярных соединений к электроду, и это может значительно повысить эффективность работы топливных элементов", - рассказала соавтор работы, кандидат химнаук Екатерина Чернова.
Отмечается, что авторы работы планируют продолжить исследования. Сейчас они изучают кинетику и механизм электрохимического восстановления на более глубоком уровне. В планах ученых попытаться использовать мембрану в метанольных топливных элементах. Также они планируют изучить температурную зависимость электронной проводимости и протонного транспорта в мембранах на основе оксида графена.
"Все это поможет повысить производительность мембран и использовать их в реальных топливных элементах и электролизерах", - добавляют в МГУ.