Фундаментальные исследования и разработка ключевых материалов в новых высокоэффективных щелочных мембранных топливных элементах

Щелочные мембранные топливные элементы (AMFC) являются идеальной альтернативой мембранных протонообменных топливных элементов (PEMFCs). Их преимущества заключаются в использовании недрагоценных металлических материалов. Целью данного проекта является устранение основных ограничений в АМFC таких как низкая химическая стабильность и ионная проводимость анионообменных мембран (АEМ), и недостаточная каталитическая активность неплатиновых катализаторов, что затрудняет коммерциализацию AMFC. Международный конссорциум проекта включает ученых из трех стран – Китая, Индии и России. Китайская группа объединит теоретические вычисления и эксперименты для разработки высокостабильных N-гетероциклических аммонийных групп и изучение механизмов деградации катионных групп. Российская группа сосредоточится на создании электрокатализаторов на основе переходных металлов и будет проверять высокие эксплуатационные характеристики неплатиновых катализаторов. Китайские и индийские группы будут использовать разработанные высокостабильные катионные группы для получения высокоэффективных и долговечных AEM и иономеров. Китайская группа будет отвечать за изготовление AEM и оказывать техническую поддержку этому проекту. Будет выявлена взаимосвязь между структурой и производительностью AEM и стратегией соответствия полимерных мембран и катионных групп. Российская группа проведет отбор подходящего неплатинового катализатора и подготовит высокоэффективные и долговечные катализаторы реакции кислородного восстановления (ORR) для AMFC. Будет также выявлена взаимосвязь между структурой и эффективностью катализаторов ORR. Российская группа предоставит технологическую гарантию для данного проекта в части подготовки катализаторов. Индийская группа будет в основном отвечать за практическое применение АEМ и катализаторов, используемых в AMFC. Будет изготовлена мембранная сборка электродов (МЕА), индийская группа проведет первичную оценку работы отдельных элементов. Индийская группа изучит микроструктуру МEA для оптимизации характеристик топливных элементов. Оптимальные условия измерения системы топливных элементов будут изучаться тремя группами совместно. Наконец, механизмы переноса гидроксида в AEMs и трехфазный интерфейс также будут исследованы и выявлены тремя странами совместно. Этот проект заложит научную основу для дальнейшего развития AMFCs путем предоставления экспериментальной основы и теоретических рекомендаций в отношении ключевых материалов при изготовлении AMFCs и, в конечном счете, будет способствовать коммерциализации AMFCs.