Быстрее в десять раз: российские ученые ускорили создание ключевого элемента для водородного транспорта
Найден способ значительно ускорить получение материалов для водородных топливных элементов. Исследователи из НИТУ МИСИС, Московского центра перспективных исследований и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН сократили время создания протонообменных мембран примерно в десять раз без потери качества.
Водородные топливные элементы вырабатывают электричество в результате электрохимической реакции. В их центре находится протонообменная мембрана — тонкая пленка, которая пропускает протоны и обеспечивает перенос заряда. От ее структуры зависит эффективность всей системы — например, в водородном транспорте или энергетических установках.
Как правило, такие мембраны получают из дисперсий полимеров — жидких смесей с мельчайшими частицами вещества. Их наносят на подложку, высушивают и формируют тонкую пленку. Перед этим дисперсию долго обрабатывают — нагревают и держат под давлением. Такой трудоемкий процесс может занимать более десяти часов.
В новой работе исследователи проверили альтернативный способ подготовки дисперсии — гомогенизацию под высоким давлением. Этот метод давно известен, но для материалов водородной энергетики почти не применялся. При таком подходе смесь пропускают через узкий канал — крупные частицы распадаются, а состав становится более однородным. Это сокращает время подготовки дисперсии примерно в десять раз.
Свойства материала при этом не ухудшаются. Частицы распределяются равномерно, а саму дисперсию можно сразу получать более концентрированной — без дополнительных стадий обработки.
Исследование также показало, что свойства будущей мембраны во многом задаются уже на этапе подготовки дисперсии. Это позволяет точнее настраивать такие материалы и упрощает их применение в водородном транспорте и энергетических установках.
