Новая анионообменная мембрана станет ключевым компонентом топливных элементов

Анионообменные мембранные топливные элементы привлекли к себе внимание в процессе разработки топливных элементов, поскольку они работают в щелочной среде, скорость окислительно-восстановительных реакций на электродах выше, можно использовать катализаторы из недрагоценных металлов, таких как Ni, Co и Ag, что снижает стоимость топливных элементов.

Однако подвижность OH- составляет лишь 56,97% от подвижности H+ при тех же условиях, а его стабильность невысока, поэтому улучшение ионной проводимости и механических свойств анионообменных мембран (АОМ) является ключевым моментом для коммерциализации AEMFC. Недавно группа ученых создала анионообменную мембрану на основе поли (п-терфенил-изотина) с синергетической функционализацией катионами четвертичного аммония и пиперидина, которая обеспечивает отличные механические свойства и OH-ионную проводимость для щелочных анионных мембранных топливных элементов.

Работа опубликована в журнале Industrial Chemistry & Materials 14 сентября 2023 года.

АЭМ может действовать на щелочные топливные элементы и в виде транспортируемого OH-, значительно снижая производственные затраты. Это является толчком к общему применению чистой энергии, но самая большая проблема заключается в «компромиссе» между ионной проводимостью и стабильностью анионообменных мембран.

Анионообменная мембрана является важным компонентом топливных элементов, и ее характеристики оказывают глубокое влияние на производительность и развитие топливных элементов. Как добиться прорыва в производительности анионообменной мембраны и как достичь высокой плотности мощности — вот вопросы, которые изучает наша исследовательская группа, — поясняет Чже Ван, профессор Чанчуньского технологического университета.

Большинство традиционных полимеров для анионообменных мембран содержат эфирные связи, последующие реакции с которыми не только токсичны и вредны, но и сильно подвержены атаке и разрушению при переносе OH-. Кроме того, наличие гидрофильных групп в полимерах, содержащих эфирно-связанные структуры, может приводить к чрезмерному растворению АЭМ, что приводит к резкому снижению ее стабильности.

Исследователи использовали полимерную основу без эфирных связей для кардинального решения проблем, связанных с традиционными основами. Четвертичный катион аммония и катион пиперидиния в составе анионообменной мембраны совместно создают более плотный ионно-транспортный канал, что снижает энергию активации, необходимую для переноса OH-, и облегчает прохождение OH- внутри мембраны. Катион пиперидиния также обладает повышенной щелочной стабильностью благодаря своей циклической конформации, а щелочная стабильность ряда анионообменных мембран, о которых идет речь в статье, достигает 800 ч на основе не содержащей эфирных связей основы.

Помимо этих аспектов, исследователи также подтвердили, что механические свойства мембран серии поли (п-терфенил изатина) находятся в отличном состоянии. Прочность на разрыв чистых мембран достигает более 60 МПа, что создает стабильную основу для дальнейшей функционализации последующих анионообменных мембран.

Заглядывая в будущее, специалисты надеются, что их работа даст новые идеи для дальнейшего развития анионообменных мембран.

Следующим нашим шагом станет целенаправленное повышение плотности мощности аккумуляторов для достижения конечной цели — промышленного применения анионообменных мембран, — заключает Ванг.

30.09.2023


Подписаться в Telegram



Энергия

Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы
Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы

Согласно результатам нового исследования, пров...

Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии
Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии

Использование электрохимии для разделения...

В России исследуют влияние формы древесины на процесс горения
В России исследуют влияние формы древесины на процесс горения

Исследование ученых ТПУ позволит улучшить...

Никель поможет отказаться от токсичного кобальта в батарейках
Никель поможет отказаться от токсичного кобальта в батарейках

Поскольку литий-ионные батареи используются бу...

Перовскит обрел свое место под солнцем
Перовскит обрел свое место под солнцем

Перовскитные солнечные элементы привлекают бол...

В заброшенных шахтах нашли энергию на триллионы долларов
В заброшенных шахтах нашли энергию на триллионы долларов

Новая технология под названием Подземное ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса