.jpg)
Специалисты Национального исследовательского университета МЭИ разработали мембрану для получения водорода методом электролиза воды.
Мембранный электролиз воды является распространенным способом производства "зеленого" и "желтого" водорода. В электролизерах данного типа применяются полимерные мембраны, содержащие фосфорную кислоту, и мембраны со смешанной матрицей.
"Зеленый" водород получают электролизом воды с использованием энергии из возобновляемых источников. "Желтый" водород производят аналогичным способом, но с применением атомных электростанций.
Полимерные матрицы с фосфорной кислотой представляют собой композиционные материалы, в которых фосфорная кислота (H3PO4) внедрена в полимерную структуру. Мембраны со смешанной матрицей являются композиционными материалами, состоящими из полимерной матрицы и диспергированного в ней неорганического или органического наполнителя.
Матрицы используются в электрохимических устройствах как протонообменные мембраны. Ключевой недостаток таких материалов заключается в постепенном вымывании кислоты при работе оборудования, что ухудшает протонную проводимость и сокращает ресурс установки.
Ученые усовершенствовали технологию синтеза, предложив добавлять в полимер пористые ароматические каркасы. Эти наноматериалы обладают высокой площадью поверхности (до 705 м2/г и более), а также химической и термической стойкостью. Их структура состоит из последовательно соединенных бензольных колец, что обеспечивает жесткость каркаса, размер пор на уровне нескольких нанометров, а также возможность модификации функциональными группами.
Включение пористых ароматических каркасов в структуру позволяет мембране эффективнее удерживать электролит за счет формирования дополнительных водородных связей. В результате протонная проводимость возрастает до 50%, а вымывание фосфорной кислоты существенно замедляется.
Новую мембрану создали на кафедре химии и электрохимической энергетики МЭИ под руководством профессора С. Григорьева. Исследование выполнялось при финансовой поддержке Российского научного фонда.
Мембранный электролиз воды дает возможность получать водород высокой чистоты без углеродного следа. Новая разработка позволит уменьшить себестоимость электролизного водорода и ускорить внедрение экологически чистых электрохимических технологий в энергетике и других отраслях.
