НОВОСТИ О ФТОРОПЛАСТАХ

 

Бразильские ученые вместе с командой Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца (HZB) исследовали новый тип композитной мембраны для этанольных топливных элементов, состоящей из фторполимера Nafion, модифицированного в процессе экструзии наночастицами титаната.

Этанол имеет объемную плотность энергии в пять раз выше, чем водород, и его можно безопасно использовать в соответствующих топливных элементах для выработки электроэнергии. В частности, в Бразилии существует большой интерес к топливным элементам для этанола, который можно дешево производить из сахарного тростника. Теоретически эффективность топливного элемента на этаноле может составлять 96 процентов, но на практике даже при самой высокой мощности она составляет всего 30 процентов. Так что впереди еще много возможностей для улучшения топливных элементов с прямым окислением этанола.

Нафион с наночастицами

Команда доктора Бруно Матоса из бразильского научно-исследовательского института IPEN исследует новые типы композитных мембран для топливных элементов с прямым окислением этанола. Эти композитные мембраны предназначены для замены полимерных электролитных, типа Nafion. Матос и его команда в настоящее время используют процесс экструзии расплава для производства композитных мембран на основе фторопласта нафион. Наночастицы титаната, которые были функционализированы группами сульфоновой кислоты, встраиваются в фторполимерную матрицу нафиона.

Протонная проводимость увеличивается

Матос и его команда в настоящее время проанализировали четыре различных варианта этих новых материалов системой инфракрасной спектрометрии IRIS на установке синхротронного излучения BESSY II. Используя инфракрасную спектроскопию, они обнаружили, что химические мостики образовались между группами сульфоновой кислоты в функционализированных наночастицах. Они также обнаружили, что протонная проводимость в композитной мембране оказалась увеличенной даже при высоких концентрациях наночастиц.

«Это был настоящий сюрприз, которого мы не ожидали», - говорит доктор Лиляна Пускар, ученая из центра Гельмгольца.

До настоящего времени одним из основных препятствий в разработке высокоэффективных композиционных материалов был тот факт, что протонная проводимость уменьшается с увеличением концентрации наночастиц. Более высокая протонная проводимость может обеспечить лучшую подвижность носителей заряда и, таким образом, повысить эффективность прямого топливного элемента с этанолом.

«Эта композитная мембрана может быть изготовлена путем экструзии расплава, что позволяет производить ее в промышленных масштабах», - подчеркивает Матос.

 

Источник: DOI: 10.1016 / j.memsci.2020.118042