Високотемпературний протонопровідний матеріал

Області застосування

Високотемпературні протонопровідні матеріали передбачається використовувати як компонент мембранних каталізаторів процесів цільового одержання водню паливно-енергетичного призначення.

Короткий опис

Розроблено композити органічно-органічної і органічно-неорганічної природи на основі синтезованих полімерів із полієновою, полібензімідазольною і поліпапарафенілентерефталамідною структурою;
за допомогою ряду фізико-хімічних методів встановлено структуру полімерів;
досліджено інжектовану протонну та електронну провідність синтезованих полімерів та їх композитів;
встановлено зв'язок механізму інжектованої протонної провідності зі структурою;
розроблено методику формування композитів;
напрацьовано дослідну партію зразків протонопровідних матеріалів для мембранних каталізаторів процесу отримання водню.

Очікувані властивості

Введення протонопровідного матеріалу до складу мембранного каталізатора процесу гідротермальної конверсії некондиційної вуглецевої сировини дасть змогу генерувати спрямовані потоки частинок Н⁺ і ОН^–, які забезпечать підтримання стабільно високої активності каталізатора газифікації і покращить технологічні параметри процесу.

Переваги

Розроблені органічні полімери та композити на їх основі володіють інжектованою протонною провідністю на рівні 10^-5÷10^-4 См/см та високою термо- і вологостійкістю в діапазоні температур 100–460°С у відновлюваній та інертній атмосфері.

Конкуренти

Виробники: Japan - Toshiba, Fujitsu, Samsung, Sony, Hitachi Germany - Smart Fuel Cell, Siemens USA - General Electric Co., General Motors, Ford Canada - Ballard Power Systems etc

Дослідники: Herring A.M. et al., Colorado School of Mines, USA; Zharov I. et al., University of Utah, USA; Benziger J.B. et al., Princeton School of Engineering and Applied Science, USA, etc.

Стан розробки

Розроблено нові протонопровідні матеріали на основі полієнових, полібензімідазольного і поліпарафенілентерефталамідного полімерів та їх композитів.
Полієнові протонопровідні матеріали отримували окислювальною дегідрополіконденсацією ацетилену і дегідрохлоруванням полівінілхлориду в інертному середовищі.
Фізико-хімічними дослідженнями показано, що синтезований полієновий полімер містить полімерні фрагменти з системою спряжених або кумульованих кратних зв’язків між атомами вуглецю у ланцюзі.
Полібензімідазоли одержували дегідрополіконденсацією дигідрату 3,3'-діамінобензидинтетрахлориду й ізофталевої кислоти. Композити полімерів у різних масових відношеннях готували методом розтирання, змішування і наступного пресування. Дослідженням протонної провідності у відновлюваній та інертній атмосфера показано, що розроблені композити в діапазоні температур 100–460°С володіють інжектованою протонною провідністю на рівні 10^-5÷10^-4 См/см та високою термо- та вологостійкістю.
Оцінено зв'язок механізму інжектованої протонної провідності з структурою полімерів і композитів.
Показано, що введення до складу полімерних композитів неорганічних добавок перовскітної або шаруватої структури дає змогу стабілізувати транспорт протона вздовж органічних ланцюгів.

Інтелектуальна власність

• Патент на винахід України 93084. МПК (20011.01) Н 01В 1/00 Н 01М 8/02. Високотемпературний протонопровідний матеріал: Бортишевський В.А., Кухар В.П., Каменських Д.С., Євдокименко В.О., Болдирєва Н.О., Корж Р.В., Барик О.Я., Мельникова С.Л. Заявка № u 200813217. Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України – Заявл. 14.11.2008; Опубл. 10.01.2011. Бюл. № 1, 2011р.
• Заявка на патент на винахід. Спосіб гідротермальної переробки водних суспензій біомаси та вуглецевмісних відходів до воденьвмісного газу паливно-енергетичного призначення: Бортишевський В.А., Корж Р.В., Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України. Супровідний лист від 12.11.2012 № 264/508-06.

Контактна інформація

Інститут-Виконавець: Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України

Проект № 8. «Одержання водню із вуглецевої некондиційної сировини на композитних протонопровідних мембранних каталізаторах»

Контактна особа:

Бортишевський Валерій Анатолійович

Е-mail:bort2001@gmail.com

---