Новые перфторированные функциональные мономеры и полимерные электролиты на их основе для использования в составе топливных элементов

Объекты исследования: сополимеры тетрафторэтилена (ТФЭ) с сульфонилфторидными перфторированными мономерами; полиимиды, содержащие фрагменты 4,4'-диамино-[1,1'-бифенил]-2,2'-дисульфокислоты; протонопроводящие мембраны на основе названных полимеров и их полимер-неорганических нанокомпозитов Цель работы, ее значимость: Развитие наиболее перспективного направления синтеза (synthesis route) перфторированных мембранных сополимеров путем эмульсионной сополимеризации ТФЭ с сульфонилфторидными перфторированными мономерами в условиях гетерогенного процесса. Исследование в сравнении кинетики и механизма процессов водно-эмульсионного синтеза прекурсоров мембранных иономеров типа Nafion (ТФЭ-ФС-141) и типа Aquivion (ТФЭ-ФС-81), что является необходимым этапом на пути к управлению химическим строением (составом) и свойствами протонопроводящих мембран. В поиске новых путей получения эффективных протонопроводящих мембран изучение условий модификации ТФЭ-ФС-141 предварительно синтезированными наночастицами оксида циркония различной морфологии, а также изучение возможности синтеза новых гидролитически стабильных полиимид-сульфокислот, обладающих необходимым для протонопроводящих мембран комплексом электрохимических свойств. Методы проведения работы: синтезы прекурсоров мембранных иономеров, протонопроводящих мембран на их основе, а также нанокомпозитных мембран с наночастицами оксида циркония, синтезы полиимид-сульфокислот; изучение условий формования непористых пленок ТФЭ-ФС-141, включая состав и структуру формовочных растворов; исследование структуры и молекулярной подвижности полимеров. В результате исследования впервые были проанализированы различия в механизме водно-эмульсионных процессов получения сополимеров ТФЭ-ФС-141 и ТФЭ-ФС-81, найдены ключевые факторы управления этими процессами; синтезированы новые полиимид-сульфокислоты. Область применения результатов: водородная энергетика, в том числе водородные топливные элементы. Рекомендации по внедрению: масштабный синтез мембран ТФЭ-ФС-81 и его композитов.