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

JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа

Фотокаталитическое выделение водорода из ...

Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов

Учёные Института физики Казанского федеральног...

IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей
IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей

Исследователи из Национальной лаборатории...

Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%

Группа исследователей впервые продемонстрирова...

JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года
JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года

Ветряная электростанция, проработав менее двух...

EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент

Не зря авиакомпании не разрешают сда...

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

Согласно результатам нового исследования, пров...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов

Новости компаний, релизы

Московский вуз готовит профессионалов для защиты учебных заведений
Ведущие игроки агрорынка представят новинки на «Дне поля» в Агробиотехнопарке Казанского ГАУ
Московский Политех и ведущие российские компании запускают 79 практико-ориентированных образовательных программ
Студенты Университета МИСИС выиграли 2.8 млн рублей в хакатоне «Лидеры цифровой трансформации»
U-NOVUS 2024: технологическое развитие России немыслимо без университетов и инвестиций бизнеса в техпред