«Розвиток наукових засад отримання, зберігання та використання водню в системах автономного енергозабезпечення»

Створення протонообмінних систем для паливних комірок на основі полімерних мембран і олігомерних йонних рідин

Запропоновано методи синтезу протонних катіонних олігомерних іонних рідин (ОІР) лінійної та розгалуженої (кремнійорганічні олігомери) будови як безводних протонпровідних середовищ. Розроблені сполуки використано як допанти при отриманні термостабільних полімерних протонообмінних мембран (ПОМ) на основі промислових пористих трекових полімерних плівкових матеріалів шляхом просочування останніх розчинами запропонованих сполук. Отримані мембрани характеризуються високою термічною стабільністю та здатністю до іонної провідності за відсутності зволоження.

Області застосування

Отримані ОІР та протонообмінні мембрани, окрім використання в паливних комірках, можуть бути застосовані в процесах хімічної сепарації, сенсорах, пристроях акумулювання енергії, вікнах з контрольованою проникністю світла («smart windows»), електрохромних дисплеях, процесі електролізу води.

Короткий опис

Розроблено способи синтезу протонних катіонних ОІР лінійної та розгалуженої будови нейтралізацією відповідно лінійних та силсесквіоксанових основних олігомерів низькомолекулярними органічними сульфокислотами. Як вихідний основний олігомер лінійної будови використовували продукт реакції α,ω-дигліцидилового етеру олігооксиетиленгліколю (ММ 1000) з 2-амінопіридином або 2-аміно-3-метилпіридином. Як олігомер розгалуженої будови було використано олігомерний силсесквіоксан, що містить третинні аміногрупи у поєднані з гідроксильними групами в органічному обрамленні силсесквіоксанового ядра. Повною або частковою нейтралізацією основних центрів запропонованих основних олігомерів етан- та п-толуолсульфокислотою синтезовано реакційноздатні протонні катіонні ОІР.
Запропоновано методи отримання полімерних ПОМ на основі промислових термостійких полімерів та синтезованих катіонних протонних кремнійорганічних ОІР розгалуженої будови як допантів, які базуються на просочуванні пористих поліетилентерефталатних трекових мембран з різним розміром пор (0.1 мкм та 1.0 мкм) синтезованими ОІР. Отримані ОІР та полімерні ПОМ здатні до протонної провідності за відсутності зволоження.

Очікувані властивості

Висока термічна стабільність отриманих ОІР та полімерних ПОМ на їх основі, їх здатність до протонної провідності в безводних умовах.

Переваги

Розроблений метод отримання полімерних протонообмінних мембран базується на використанні комерційно-доступних промислових термостабільних полімерів, що дає можливість реалізації даного підходу в промисловому масштабі. Синтезовані полімерні ПОМ характеризуються невеликою товщиною (близько 10 мкм), високою механічною міцністю та термічною стабільністю, прийнятною іонною провідністю в безводних умовах, низьким рівень кросовера палива, простотою синтезу та зниженою вартістю отримання.

Конкуренти

DuPont Co.,
Asahi Glass Co.Ltd ,
Asahi Chemicals Co. Ltd ,
Dow Chemical Co.

Стан розробки

Розроблено методи синтезу протонних катіонних ОІР лінійної та розгалуженої будови та спосіб отримання на їх основі термостабільних полімерних ПОМ для водневих паливних комірок здатних до іонної провідності в безводних умовах. Запропоновані ОІР лінійної та розгалуженої будови характеризуються термічною стабільністю (203-220)°С та (259-274)°С відповідно, а значення їх протонної провідності коливається в межах (10^–4-10^-3) См/см за температур (80-120)°С в безводних умовах. Отримані полімерні протонообмінні мембрани на основі розгалужених кремнійорганічних ОІР характеризуються термічною стабільністю (250-290)°С та рівнем протонної провідності (10^–6-10^-5) См/см при 100°С в безводних умовах. Отримані ОІР та полімерні протонообмінні мембрани за даними показниками перебувають на рівні кращих вітчизняних та зарубіжних аналогів даного типу.

Контактна інформація

Виконавець:

Проект №20 «Створення протонообмінних систем для паливних комірок на основі полімерних мембран іолігомерних йонних рідин»

Контактна особа:

Teл. +38 044-573-22-70

Е-mail: valpshevchenko@gmail.com