НОВЫЕ ПРОТОН-ПРОВОДЯЩИЕ МЕМБРАНЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (промежуточный, этап 1)

Отчет 12 с., 4 ч., 0 рис., 1 табл., 13 источн., 1 прил. Ключевые слова: полисурьмяная кислота, протонный проводник, фазовая стабильность, протонная проводимость Краткая аннотация: В отчете представлены результаты исследований по проекту: «Новые протон-проводящие мембраны для повышения эффективности водородной энергетики». Проект направлен на решение серьезной научной проблемы – разработку научных основ создания новых объемных протон-проводящих мембран на основе полисурьмяной кислоты (ПСК) для низкотемпературных электрохимических источников энергии – топливных элементов, водных и газовых электролизеров, водородных насосов, эффективно работающих в области 60-300°С. Порошок ПСК получали по оригинальной методике гидролиза пентахлорида сурьмы при комнатной температуре. Мембраны изготавливали методом изостатического одноосного прессования порошка ПСК с использованием 10 вес.% фторопласта в качестве связки. Структура полученных мембран была исследована методами СЭМ и EDX. Методами СТА и РФА было показано, что состав полученных мембран соответствует составу Sb2O5·3H2O со структурой пирохлора. Предложена последовательность реакций, ответственных за термическую эволюцию ПСК в интервале температур 20-370°C. Электрические свойства мембран были исследованы методом импедансной спектроскопии в интервале температур 25-250°C в различных температурах. Показано, что ПСК обладает высокой зеренной проводимостью порядка S=10-2 См/м. На основе полученных данных предложена модель, описывающая проводимость в мембранах на основе ПСК. Инструментарий: СТА, РФА, СЭМ, импедансная спектроскопия. Краткое изложение результатов: В результате выполнения НИР впервые С помощью методов ТГА и ДТА это показано, что порошок ПСК обладает термической стабильностью вплоть до температур 350 °C, а ее исходный состав отвечает формуле Sb2O5×3H2O. Объемные мембраны изготавливали методом изостатического прессования с инертным связующим (ненасыщенный фторопласт) в соотношении 90:10 вес.%. Методом РФА было показано, что ПСК сохраняет структуру пирохлора в диапазоне температур 20- 250 °C. Методом импедансной спектроскопии установлено, что мембраны на основе ПСК обладают значительной протонной проводимостью в присутствии влаги при комнатной температуре. При увеличении температуры проводимость мембран на основе ПСК меняется нелинейно, что связано со ступенчатой десорбцией воды из структуры ПСК