Новые протон-проводящие мембраны для повышения эффективности водородной энергетики

Разработка научных основ создания новых мембранных материалов для электрохимических источников энергии – когенеративных установок, топливных элементов, водных и газовых электролизеров, водородных насосов, эффективно работающих в области низких температур от 60 до 300 °С – является серьезной научной проблемой, связанной с устойчивым переходом к водородной энергетике. Широкое применение таких электрохимических устройств с протон-проводящими мембранами (полимерными, оксидными) сдерживаются рядом серьезных факторов: необходимостью снижения омических и поляризационных потерь (повышения плотности тока), улучшения химической и механической стабильности мембран при различных температурах и в присутствии влаги, а также необходимостью использования водородного топлива высокой чистоты. Полисурьмяная кислота (ПСК), предлагаемая в качестве материала мембран, характеризуются высокой протонной проводимостью порядка 10-3-10-2 См/См при температурах, близких к комнатным, и термической стабильностью до 400 °С, что позволяет рассматривать в качестве перспективных протонных проводников. Исследований, направленных на исследование потока ионов (протонов) через оксидные мембраны, а также явлений на интерфейсах для повышения плотности тока и снижения поляризации к настоящему моменту не проводилось. В связи с вышесказанными целью задачами, проекта являются разработка новых протон-проводящих мембранных материалов на основе ПСК, обладающих улучшенной стабильностью и высокой проводимостью при низких температурах (20-300°С). Для этого будет проведено уточнение механизма проводимости в мембранах на основе кристаллической ПСК на основе комплексного изучения взаимосвязи их структуры и проводимости (3) детальное изучение явлений на фазовых границах методами ЭДС в варианте хронопотенциометрии и импедансной спектроскопии.