Выбор наиболее перспективных модификаторов, катализаторов и способов получения новых мембран

Исследованы отобранные катализаторы для процессов водородной энергетики, модифицированные монополярные и асимметричные биполярные мембраны, а также мембранные реакторы на основе палладиевых мембран. Изготовлены двухфазные катализаторы для процессов парового риформинга диметилового эфира, образцы модифицированных монополярных катионообменных и анионообменных мембран, а также образцы модифицированных ассиметричных биполярных мембран. Проведена полная характеризация отобранных катализаторов и модифицированных мембран, а также мембранных реакторов с мембранами на основе сплавов палладия, включающая визуализацию структуры и изучение химического состава их объема и поверхности. В случае модифицированных мембран также исследованы кинетические и массообменные характеристики, концентрационные зависимости коэффициентов массопереноса и чисел переноса электролитов через мембраны, а также электрохимические характеристики. Разработана стационарная двумерная модель массопереноса в допредельных и сверхпредельных токовых режимах, учитывающая реакции генерации Н⁺ и ОН⁻ ионов и реакции гидролиза внутри монополярной мембраны, на границе мембрана/раствор и в диффузионных слоях. Разработана нестационарная модель, учитывающая неоднородность поверхности ионообменных мембран. Разработана стационарная многослойная модель диссоциации воды и переноса ионов через асимметричную биполярную мембрану. Проведено сравнение результатов расчета по стационарной модели с экспериментальными данными. Проведены оптимизация состава модификаторов и катализаторов и доработка способов модифицирования монополярных, асимметричных биполярных мембран и формирования мембранно-каталитических систем на основе палладиевых мембран. Полученные данные позволили выявить основные факторы, влияющие на эффективность функционирования модифицированных мембран, катализаторов и мембранных реакторов, и показали, что характеристики большинства изученных образцов близки к заявленным на стадии подготовки проекта.