Разработка новых полимерных нанокомпозитных мембран и электродов для водородных топливных элементов на полибензимидазольной мембране в рамках глобального энергетического перехода к низкоуглеродной энергетике

В рамках глобального энергетического перехода к низкоуглеродной энергетике водород является одним из важнейших элементов, способных в будущем обеспечить энергией (включая электрическую) действующие технологии и производства. Одной из актуальнейших проблем возобновляемых источников электрической энергии, является разработка эффективного водородно-воздушного топливного элемента (ТЭ) на основе полимерно-электролитной протонопроводящей мембраны (ППМ) в котором происходит прямое преобразование энергии химической реакции окисления в электричеcкую энергию со значениями КПД превышающими 60% (с учетом всех потерь). Среди различных типов топливных элементов (ТЭ), среднетемпературный (СТ по более общей классификации) или по другой классификации ТЭ на полимерных мембранах водородно-воздушный высокотемпературный ТЭ на полибензимидазольной (ПБИ) мембране (СТ ТЭ, ВТ-ПОМТЭ, HT-PEMFC, HT-PEFC, или ВТТЭ на ПБИ) имеет ряд уникальных достоинств и претендует на широкое распространение D Aili et al. Polybenzimidazole Based High Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells: New Insights and Recent Progress, Electrochem. Energ. Rev., 3, 793–845 (2020) https://doi.org/10.1007/s41918-020-00080-5. На сегодняшний день данный тип ТЭ HT-PEM предлагается на рынке инновационными европейскими компаниями Advent Technologies Inc. https://www.advent.energy/advent-power-stacks/ и Danish Power Systems http://www.daposy.com Следует отметить, что по данным Hydrogen Energy (https://hydrogeneurope.eu/ ; an umbrella association representing the European Industry, Research, and National and Regional Associations in the Hydrogen and Fuel Cell sector) к данной теме сохраняется повышенный интерес, зарегистрированы многочисленные проекты и значительные средства направлены на оптимизацию углеродных материалов и катализаторов для ТЭ, включая BT-ПОМТЭ. В проекты вовлечены многочисленные университеты и технологические компании Западной Европы, США, Ю.Кореи, ЮАР, Японии, Китая, Индии. Мировой лидер в сфере производства электрокатализаторов для ТЭ - компания Johnson Matthey (Великобритания) финансирует R&D департамент по исследованию электрокатализаторов в котором работает не менее 150 сотрудников. В сентябре 2021 года на 58 страницах с приложениями вышла статья (Y.S. Kim et. al. Protonated Phosphonic Acid Electrodes for High Power Heavy-Duty Vehicle Fuel Cells. Nature Portfolio Journal. Research Square. In Review. 2021. DOI: 10.21203/rs.3.rs-542999/v1) от имени важнейших научных организаций США, Южной Кореи, и Германии о результатах исследования возможности использования ВТ-ПОМТЭ для тяжелого автотранспорта в которой ставится неотложная задача повышения мощности данного типа ТЭ.