В МФТИ создали наномембрану, повышающую эффективность водородных топливных элементов

Новая наномембрана повышает механическую прочность и газобарьерные свойства без ущерба для протонной проводимости. Это усовершенствование увеличивает срок службы топливных элементов, работающих в тяжёлых условиях.

Как отмечает ТАСС, топливные элементы работают за счёт извлечения энергии посредством химических реакций с использованием протонопроницаемой мембраны. Хотя тонкие мембраны более эффективны, они менее устойчивы к механическим воздействиям и изменениям окружающей среды, что увеличивает риск утечки водорода.

Для решения этой задачи российские учёные-материаловеды разработали армирующие нановолокна, состоящие из прочного фторполимера и ионопроводящего материала. Эти нановолокна укрепляют мембрану, придавая ей жесткость, устойчивость к набуханию и сохраняя протонную проводимость. Такое сочетание обеспечивает прочность и эффективность мембраны.

Результаты экспериментов показывают, что композитные мембраны обладают несколько меньшей протонной проводимостью и эффективностью по сравнению с чистыми ионопроводящими материалами. Однако они меньше набухают в воде и снижают риск утечки водорода, что повышает долговечность и безопасность систем на основе водорода.

«Нам удалось существенно улучшить механические свойства и газобарьерные характеристики, пожертвовав лишь небольшой долей протонной проводимости. Это позволяет создавать топливные элементы с увеличенным ресурсом, которые смогут работать в более жёстких условиях, что особенно важно для автомобильного транспорта и систем автономного энергоснабжения», — пояснила заведующая лабораторией технологий ионообменных мембран МФТИ Софья Морозова.