Томский политех планирует весной завершить испытания протонообменных мембран с катализатором
Томск. 14 декабря. ИНТЕРФАКС - Учёные Томского политехнического университета (ТПУ) планируют весной завершить цикл испытаний отечественных протонообменных мембран с катализатором, полученным магнетронным распылением, для водородо-воздушных элементов, сообщил "Интерфаксу" доцент Инженерной школы ядерных технологий ТПУ Дмитрий Сиделёв.
"Если представить себе мембрану ("сердце" топливного элемента) в виде листа, то катализаторы должны быть с обеих сторон. Каталитическое покрытие нужно для того, чтобы молекулярный водород разделять на протоны и электроны. Каталитические покрытия делают на основе благородных металлов - это в первую очередь платина, палладий, которые стоят дорого. Отказаться от катализаторов на основе благородных металлов пока нельзя. Вопрос в том, как уменьшить массу этого металла в катализаторе и соответственно, стоимость изделия, сохранив его технические параметры", - сказал он.
Учёные решают задачи изменения структуры каталитического покрытия. Существует несколько технологий, над которыми работают и другие коллективы, однако исследователи ТПУ близки к результату.
"Покрытие формируется в виде смеси углерода и платины. Покрытия получаются пористые, что позволяет газу легко проходить в поры, активно взаимодействовать с платиной. Задача проекта в этом году - подобрать такие режимы, чтобы уменьшить загрузку платины, сохранив каталитические свойства покрытия", - пояснил разработчик.
В частности, можно использовать метод аэрографии, но в ТПУ используют вакуумный метод - с помощью ионного распыления платина и углерод распадаются на отдельные атомы, поток этих атомов летит на мембрану и осаждается в виде тонкой плёнки. Размеры кластеров частиц платины и углерода могут быть меньше, чем размеры мелкодисперсного порошка при других способах.
"Регулируя параметры процесса - давление, мощность, расстояние - мы можем регулировать конечные структурные свойства каталитического покрытия. Нам важно было создать очень пористое покрытие, и мы смогли обеспечить это. По свойствам каталитический слой близок к свойствам атомарной платины, причем этот метод приводит к удешевлению топливного элемента", - добавил Сиделёв.
Испытания будут завершены примерно через три месяца. Мембраны для топливных элементов вуз также разрабатывает самостоятельно. Пока в РФ никто не производит полностью готовые к работе протонообменные мембраны - в ТПУ к настоящему моменту готова опытная установка, позволяющая создавать мембранную пленку метражом.
Области применения топливных элементов разнообразны: это аэрокосмическая, автомобильная промышленность, малые и крупные электростанции, портативные генераторы энергии, комбинированная теплоэнергетика, резервное питание.
Разработка ведется в рамках программы Минобрнауки "Приоритет 2030".
Томский политехнический университет основан в 1896 году, является первым в Сибири техническим вузом. В Национальном рейтинге университетов 2023 года, подготовленном Международной информационной группой "Интерфакс", ТПУ занимает 10-е место.