Ученые Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН, НИУ ВШЭ и Томского политехнического университета разработали прочную протонпроводящую мембрану, устойчивую к химическому разрушению. Как сообщила пресс-служба Минобрнауки РФ порталу Наука Mail, новый материал может увеличить срок службы водородно-воздушных топливных элементов.
Одна из главных проблем топливных элементов — постепенное разрушение полимерной мембраны. При работе она многократно увлажняется и высыхает, испытывает механические нагрузки и подвергается воздействию свободных радикалов. Из‑за этого обычные мембраны быстро изнашиваются, а это особенно критично для тяжелого транспорта: там элемент должен служить до 25 тысяч часов.
Чтобы сделать мембрану прочнее, ученые добавили в нее особый армирующий слой из нетканого материала на основе волокон сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом. Такой материал не требует сложной предварительной обработки, хорошо соединяется с проводящим полимером и равномерно распределяет его по толщине мембраны. В результате прочность выросла в 1,8 раза, а склонность к набуханию почти исчезла. При этом мембрана по‑прежнему отлично проводит протоны и не снижает мощность элемента, а еще лучше противостоит разрушению от радикалов.
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.
Впереди — испытания в реальных условиях, чтобы проверить, как мембрана выдержит длительную нагрузку.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что новая мембрана ускоряет очистку промышленных растворителей.