Створення органо-неорганічних протонообмінних мембран з безводним однойонним механізмом провідності

Розроблено методи синтезу органо-неорганічних протонообмінних мембран для водневих полімерелектролітних паливних комірок з безводним однойонним механізмом провідності. Мембрани отримували на основі α,ω-діалкоксисилільних уретансечовинних олігооксиетиленвмісних прекурсорів, здатних до формування олігоетерної протонопровідної фази та протонодонорів різної хімічної будови та молекулярної архітектури. Як протонодонори використовували мономерні та олігомерні лінійні сульфокислотні допанти, гіперрозгалужений аліфатичний олігоетер з кінцевими сульфокислотними групами та кремній-органічні зіркоподібні олігомери нового типу – похідні поліедрального олігомерного силсесквіоксану з сульфокислотними та первиними амінними групами в органічному обрамленні. Синтез мембран здійснювали суміщенням отриманих алкоксисилільних прекурсорів та протонодонорів в процесі золь-гель синтезу в різних комбінаціях та співвідношеннях.

Синтезовані органо-неорганічні наноструктуровані гібридні протонопровідні мембрани характеризуються високими механічною міцністю, термостабільністю 220–325^оС та рівнем провідності порядку 10^–4-10^-3 См/см при температурах 100–120^оС в безводних умовах, простотою синтезу та суттєвим зниженням вартості мембран.

Отримані протонообмінні мембрани окрім використання в паливних комірках можуть бути застосовані в процесах хімічної сепарації, сенсорах, пристроях акумулювання енергії, вікнах з контрольованою проникністю світла («smart windows»), електрохромних дисплеях, процесах електролізу води.

Література:

1. Пат. 77358 Україна, ПМК⁷ C07C 251/02, C07C 25/13. C08L 75/00, C08K 5/54. Полімерна протонпровідна композиція для паливних елементів / Клименко Н.С., Стрюцький О.В., Шевчук О.В., Лисенков Е.А., Вортман М.Я., Шевченко В.В. // Опубл. 11.02.2013, Бюл. № 3.
2. V.V. Shevchenko, A.V. Stryutskii, N.S. Klimenko Polymeric organic-inorganic proton-exchange membranes for fuel cells produced by the sol-gel method. Exp. Chem., 2011. V.47, No 2, P.67-92.
3. В.В. Шевченко, В.Н. Близнюк, А.В. Стрюцкий, А.В. Шевчук, Н.С. Клименко. Cинтез полифункциональных сульфопроизводных полиэдральных олигомерных силсесквиоксанов – протонодонорных допантов для полимерных электролитов. Доп. НАН України, 2012. №1, С.158-163.
4. В.В. Шевченко, А.В. Стрюцкий, Н.С. Клименко, Ю.В. Яковлев Протонная олигомерная ионная жидкость гиперразветвленного строения. Доп. НАН України, 2014. № 2, С.136-141.
5. V.V. Shevchenko, A.V. Stryutskii, V.N. Bliznyuk, N.S. Klimenko, A.V. Shevchuk, E.A. Lysenkov, Yu.P. Gomza Synthesis, structure, and properties of anhydrous organic–inorganic proton exchange membranes based on sulfonated derivatives of octahedral oligosilsesquioxanes and α,ω-di(triethoxysilyl) oligo(oxyethylene urethane urea). Polymer Sci. B, 2014. V.56, No. 2, P.216-228.

На попередню сторінку