Полимерная мембрана увеличивает производительность водородных элементов
Южнокорейские ученые разработали уникальный метод производства мембраны для водородного топливного элемента, добившись эффективного сочетания материалов с контрастирующими свойствами. Новая мембрана оказалась одновременно прочной и тонкой, а также химически стабильной.
Значительная доля усилий по переходу на экологически чистую экономику приходится на разработку водородных топливных элементов. Среди их преимуществ высокий КПД (до 70%) и вода в качестве побочного продукта. В прошлом десятилетии внимание инженеров привлек анионообменный топливный элемент (AEMFC), преобразующий химическую энергию в электрическую путем транспорта отрицательно заряженных ионов через мембрану. Последняя отличается низкой себестоимостью и относительной безвредностью для природы. Но есть у нее и недостатки: низкая ионная проводимость, низкая химическая стабильность и в среднем менее высокая производительность по сравнению с аналогами. Ученые из Инчхонского национального университета сообщили о создании новой мембраны, лишенной этих недостатков, пишет EurekAlert.
В разработке мембраны они использовали новый метод: химическим образом соединили два доступных полимера — полидиметилфениленоксид (РРО) и полимстиролэтиленбутиленстирол (SEBS). При этом исследователи обошлись без сшивающего агента, который затруднял управление свойствами мембраны. Вдобавок новая стратегия заключалась в добавлении триазола к PPO для повышения ионной проводимости.
Мембрана, изготовленная таким образом, достигает в толщину 10 мкм и обладает превосходной механической прочностью, химической стабильностью и проводимостью даже при относительной влажности в помещении 95%.
Вместе эти свойства обеспечивают топливному элементу высокую производительность. При температуре 60 °C он показал стабильную работу в течение 300 часов, а его максимальная удельная мощность превзошла показатели существующих в продаже анионообменных мембран.
По словам разработчиков, новые полимерные мембраны могут подойти не только для топливных элементов, генерирующих энергию, но и для производства водорода методом электролиза.