Ученые Томского политехнического университета получили экспериментальные образцы радиационно-модифицированной протонообменной мембраны для топливных элементов и...
// scientificrussia.ru
«В России аналоги мембран Nafion не выпускаются. Более того, наладить подобное производство с нуля очень сложно и дорого. Поэтому мы решили пойти другим путем, используя наработки ТПУ по влиянию заряженных частиц на различные материалы и возможности уникальной установки циклотрон «Р-7М». Для изготовления мембран мы используем широко распространенные полимерные пленки, коммерчески доступные и производимые в России, например, они применяются для изоляции в кабельной промышленности. Затем мы облучаем их на циклотроне «Р-7М» и проводим радиационно-индуцированную прививку виниловых мономеров с последующим функциональным сульфированием. Совместное использование радиационных и радиационно-химических методов позволяет значительно улучшить основные характеристики мембраны, а именно — протонную проводимость, долговечность, механическую прочность. Потом на мембраны наносится платиновый катализатор. Причем, в отличие от традиционных методов аэрозольного распыления, мы используем метод магнетронного испарения. Полученные образцы мембран по своим характеристикам сравнимы, а где-то и превосходят продукцию фирмы DuPont», — говорит научный сотрудник научной лаборатории радиоактивных веществ и технологий Инженерной школы ядерных технологий ТПУ Валентина Сохорева.
На данный момент в Томском политехе уже получили экспериментальные образцы мембран 2x2 сантиметра мощностью порядка 2 Ватт. Мембраны тщательно изучаются по ряду параметров, в том числе их исследовали в Курчатовском институте. Установлено, что по уровню протонной проводимости — порядка 0,1-0,2 См/см — мембраны политехников не уступают Nafion-117, выбранный в качестве эталонного образца. Кроме того, мембраны ТПУ выдерживают большую температуру, чем зарубежные образцы: до 110-120 градусов Цельсия (у Nafion – до 80 градусов). Также благодаря использованию отечественных компонентов квадратный метр мембраны, изготовленной в ТПУ, будет примерно в 15 раз дешевле, чем DuPont.
«Еще одна особенность нашего метода — благодаря использованию циклотрона мы можем получать различную эффективную толщину мембран: от 10 до 400 микрон, тогда как у Nafion максимальная толщина составляет 250 микрон. На что влияет эта характеристика? На применение мембран под разные задачи — для электролизеров, водородовоздушных топливных элементов и так далее. Мы получили поддержку по программе «Приоритет 2030» и планируем провести «развертку» пучка циклотрона, чтобы можно было облучать пленки шириной до 450 мм. Это позволит нам повысить производительность установки и улучшить показатели равномерности облучения образцов большего формата», — поясняет Валентина Сохорева.
По словам ученых, проект уже вызвал большой интерес у крупных компаний. Среди них, например, ПАО «КАМАЗ», АО «Силовые машины», Инновационный центр «Бирюч» и другие. Сейчас потенциальные предложения тщательно прорабатываются. Информация взята с портала «Научная Россия» (
«Научная Россия» - электронное периодическое издание)