Анионообменные мембранные топливные элементы привлекли к себе внимание в процессе разработки топливных элементов, поскольку они работают в щелочной среде, скорость окислительно-восстановительных реакций на электродах выше, можно использовать катализаторы из недрагоценных металлов, таких как Ni, Co и Ag, что снижает стоимость топливных элементов. Однако подвижность OH- составляет лишь 56,97% от подвижности H+ при тех же условиях, а его стабильность невысока, поэтому улучшение ионной проводимости и механических свойств анионообменных мембран (АОМ) является ключевым моментом для коммерциализации AEMFC. Недавно группа ученых создала анионообменную мембрану на основе поли (п-терфенил-изотина) с синергетической функционализацией катионами четвертичного аммония и пиперидина, которая обеспечивает отличные механические свойства и OH-ионную проводимость для щелочных анионных мембранных топливных элементов. Работа опубликована в журнале Industrial Chemistry & Materials 14 сентября 2023 года. АЭМ может действовать на щелочные топливные элементы и в виде транспортируемого OH-, значительно снижая производственные затраты. Это является толчком к общему применению чистой энергии, но самая большая проблема заключается в «компромиссе» между ионной проводимостью и стабильностью анионообменных мембран.
Большинство традиционных полимеров для анионообменных мембран содержат эфирные связи, последующие реакции с которыми не только токсичны и вредны, но и сильно подвержены атаке и разрушению при переносе OH-. Кроме того, наличие гидрофильных групп в полимерах, содержащих эфирно-связанные структуры, может приводить к чрезмерному растворению АЭМ, что приводит к резкому снижению ее стабильности. Исследователи использовали полимерную основу без эфирных связей для кардинального решения проблем, связанных с традиционными основами. Четвертичный катион аммония и катион пиперидиния в составе анионообменной мембраны совместно создают более плотный ионно-транспортный канал, что снижает энергию активации, необходимую для переноса OH-, и облегчает прохождение OH- внутри мембраны. Катион пиперидиния также обладает повышенной щелочной стабильностью благодаря своей циклической конформации, а щелочная стабильность ряда анионообменных мембран, о которых идет речь в статье, достигает 800 ч на основе не содержащей эфирных связей основы. Помимо этих аспектов, исследователи также подтвердили, что механические свойства мембран серии поли (п-терфенил изатина) находятся в отличном состоянии. Прочность на разрыв чистых мембран достигает более 60 МПа, что создает стабильную основу для дальнейшей функционализации последующих анионообменных мембран. Заглядывая в будущее, специалисты надеются, что их работа даст новые идеи для дальнейшего развития анионообменных мембран.
30.09.2023 |
Энергия
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент | |
Не зря авиакомпании не разрешают сда... |
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии | |
Если вы являетесь Независимым системным о... |
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины | |
Исследователи EPFL использовали алгоритм генет... |
ChemM: Открыты новые материалы для безопасных и высокопроизводительных батарей | |
Полностью твердотельные литий-ионные батареи с... |
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма | |
Имплантируемые медицинские устройства &md... |
Новый реактор сэкономит миллионы при производстве пластиков и резины из газа | |
Новый способ получения важного ингредиента для... |
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода | |
Ученые преодолели ограничения долговечности би... |
P2P обмен энергией между домохозяйствами снижает зависимость от поставщиков | |
Наши энергетические системы быстро изменяются.... |
Ученые исследуют поглощение и потерю водорода из катодов Li-Ion аккумуляторов | |
Литий-ионные аккумуляторы являются одной из&nb... |
Ученые впервые увидели, как молекулы воды ведут себя у металлического электрода | |
Совместная группа экспериментальных и выч... |
Созданы стратегии ограничения саморазряда суперконденсаторов на основе углерода | |
Эффективное хранение чистой энергии &mdas... |
Ученые предложили собирать воду из воздуха с помощью солнечной энергии | |
В настоящее время более 2,2 миллиарда человек ... |
EMD: Ученые изготовили эффективные органические катоды для цинк-ионных батарей | |
Цинк — дешевый, распространенный, э... |
ТПУ: Высокоэнтропийные сплавы позволят создать мембраны для очистки водорода | |
Ученые Томского политеха создали систему матем... |
Nature Physics: Открыта новая система управления хаотическим поведением света | |
Использование света и управление им ... |
Открыт потенциально более дешевый и холодный способ транспортировки водорода | |
В рамках усилий по отказу от ископае... |
Разработан новый метод создания стабильных и эффективных солнечных элементов | |
Солнечные материалы нового поколения дешевле и... |
Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы | |
Согласно результатам нового исследования, пров... |
Новый катализатор может обеспечить жидкое водородное топливо будущего | |
Исследователи из Лундского университета, ... |
Перовскитовые ячейки — новое решение для повышения эффективности солнечных панелей | |
Солнечные элементы на основе перовскита, ... |
Новая анионообменная мембрана станет ключевым компонентом топливных элементов | |
Анионообменные мембранные топливные элементы п... |
Применение шарового размола улучшит характеристики литий-ионных аккумуляторов | |
Более дешевые и эффективные литий-ионные ... |
Кремний может стать альтернативой графитовым анодам в литий-ионных аккумуляторах | |
В новаторском обзоре, опубликованном в жу... |
Joule: Ученые успешно испытали тандем перовскита и кремния в солнечных батареях | |
Несмотря на то, что традиционные сол... |
Ученые разработали электролизное устройство для превращения CO2 в пропан | |
В недавно опубликованной в журнале Nature... |
E&ES: Новый электролит предотвращает возгорание и тепловой выброс в аккумуляторах | |
Йонг-Джин Ким и Джайеон Бэк из&... |
Исследователи разработали метод охлаждения водородной плазмы в термоядерных реакторах | |
Возможно, люди никогда не смогут приручит... |
Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии | |
Использование электрохимии для разделения... |
Батареи на основе алюминия могут стать прорывом в развитии электромобилей | |
Хорошая батарея должна обладать двумя качества... |
Появилась теоретическая возможность отказа от лития в пользу натрия в батареях | |
Литий становится новым золотом: стремительное ... |