Транспортные характеристики перфторированных мембран МФ-4СК, модифицированных кислым фосфатом циркония

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследованы физико-химические и транспортные характеристики поливных и экструзионных перфторированных мембран МФ-4СК, модифицированных кислым фосфатом циркония в количестве 3–10%. Формирование неорганической фазы происходило непосредственно в объеме мембраны. Изучено влияние содержания кислого фосфата циркония на обменную емкость, влагосодержание, диффузионную проницаемость для раствора электролита, газопроницаемость по водороду и электропроводность при ограниченной влажности мембраны МФ-4СК, а также эффективность ее использования в низкотемпературном водородном топливном элементе. Показано немонотонное изменение транспортных характеристик в зависимости от содержания допанта, при этом наименьшая диффузионная проницаемость и максимальная электропроводность при пониженной влажности наблюдалась у мембраны, содержащей 6% кислого фосфата циркония. Установлено, что перспективность применения модифицированных кислым фосфатом циркония мембран в качестве полимерного электролита в мембранно-электродном блоке водородно-воздушного топливного элемента обусловлена большей максимальной удельной мощностью на 17% за счет снижения омического сопротивления мембранно-электродного блока примерно в 2 раза по сравнению с исходной МФ-4СК и уменьшения вклада кинетических ограничений для модифицированных образцов по сравнению с немодифицированной мембраной, обнаруженного на основании анализа спектров его импеданса.

Об авторах

И. В. Фалина

ФГБОУ ВО “Кубанский государственный университет”

Автор, ответственный за переписку.
Email: irina_falina@mail.ru
Россия, ул. Ставропольская, 149, Краснодар, 350040

Е. Е. Мещерякова

ФГБОУ ВО “Кубанский государственный университет”

Email: irina_falina@mail.ru
Россия, ул. Ставропольская, 149, Краснодар, 350040

К. М. Ляпишев

ФГБОУ ВО “Кубанский государственный университет”

Email: irina_falina@mail.ru
Россия, ул. Ставропольская, 149, Краснодар, 350040

К. С. Демиденко

ФГБОУ ВО “Кубанский государственный университет”

Email: irina_falina@mail.ru
Россия, ул. Ставропольская, 149, Краснодар, 350040

Е. В. Тицкая

ФГБОУ ВО “Кубанский государственный университет”

Email: irina_falina@mail.ru
Россия, ул. Ставропольская, 149, Краснодар, 350040

С. В. Тимофеев

ОАО “Пластполимер”

Email: irina_falina@mail.ru
Россия, Полюстровский просп., 32, Санкт-Петербург, 195197

Н. А. Кононенко

ФГБОУ ВО “Кубанский государственный университет”

Email: irina_falina@mail.ru
Россия, ул. Ставропольская, 149, Краснодар, 350040

Список литературы

  1. Safronova E.Yu., Lysova A.A., Voropaeva D.Yu., Yaroslavtsev A.B. // Membranes. 2023. V. 13. № 8. P. 721.
  2. Zhu L., Li Yu., Liu J., He J., Wang L., Lei J. // Petroleum Science. 2022. V. 19. P. 1371.
  3. Lehmann M.L., Tyler L., Self E.C., Yang G., Nanda J., Saito T. // Chem. 2022. V. 8. № 6. P. 1611.
  4. Стенина И.А., Ярославцев А.Б. // Мембраны и мембранные технологии. 2024. Т. 14. № 1. С. 19.
  5. Zaton M., Roziere J., Jones D.J. // Sustainable Energy Fuels. 2017. V. 1. P. 409.
  6. Сафронова Е.Ю., Шалимов А.С., Волков В.И., Ярославцев А.Б. // Высокомолекулярные соединения (серия А). 2013. T. 55. № 11. C. 1359.
  7. Brooker P.R., Bonville L.J., Slattery D.K. // J. Electrochem. Soc. 2013. V. 160. № 1. P. F75.
  8. Rajeswari J., Ziegler Z., Haugen G.M., Hamrock S.J., Herring A.M. // ECS Trans. 2011. V. 41. P. 1561.
  9. Tellez-Cruz M.M., Escorihuela J., Solorza-Feria O., Compañ V. // Polymers. 2021. V. 13. № 18. P. 3064.
  10. Xu Ya., Liang X., Shen X., Yu W., Yang X., Li Q., Ge X., Wu L., Xu T. // J. Membr. Sci. 2024. V. 689. P. 122167.
  11. Guodong X., Anqi K., Feng J., Yuxin L., Zhiyuan Zh., Rongguan L., Bing H., Jing L., Chengwei D., Yuzhen S., Weiwei C. // Fuel. 2024. V. 361. P. 130706.
  12. Saccà A., Gatto I., Carbone A., Pedicini R., Maisano S., Stassi A., Passalacqua E. // Internation J Hydrogen Energy. 2019. V. 44. № 59. P. 31445.
  13. Xiao Sh., Zhang H., Bi Ch., Zhang Yi., Ma Yu., Li X., Zhong H., Zhang Yu. // J. Power Sources. 2010. V. 195. № 24. P. 8000.
  14. Alberti G. // Acc. Chem. Res. 1978. V. 11. № 4. P. 163.
  15. Taniuchi T., Ogawa T., Yoshida M., Nakazono T., Ishihara K.N. // Internation J Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 80. P. 31337.
  16. Pica M., Donnadio A., Casciola M. // Coord. Chem. Rev. 2018. V. 374. P. 218.
  17. Al-Othman A., Nancarrow P., Tawalbeh M., Ka’ki A., El-Ahwal K., El Taher B., Alkasrawi M. // Internation J Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 8. P. 6100.
  18. Costamagna P., Yang C., Bocarsly A.B., Srinivasan S. // Electrochimica Acta. 2002. V. 47. P. 1023.
  19. Zlotorowicz A., Sunde S., Seland F. // Internation J Hydrogen Energy. 2015. V. 40. № 32. P. 9982.
  20. Ozden A., Ercelik M., Ozdemir Ya., Devrim Yi., Ozgur Colpan C. // Internation J Hydrogen Energy. 2017. V. 42. № 33. P. 21501.
  21. Bauer F., Willert-Porada M. // J. Membr. Sci. 2004. V. 223. № 1–2. P. 141.
  22. Chabé J., Bardet M., Gébel G. // Solid State Ionics. 2012. V. 229. P. 20.
  23. Shkirskaya S.A., Kononenko N.A., Timofeev S.V. // Membranes. 2022. V. 12. № 10. P. 979.
  24. Kuan H.-C., Wu C.-S., Chen C.-Y., Yu Z.-Z., Dasari A., Mai Y.-W. // Electrochemical and Solid-State Letters. 2006. V. 9. № 2. P. A76.
  25. Шалимов А.С. и др. Ж. Неорганической химии. 2009. Т. 54. № 3. C. 403.
  26. Kononenko N.A., Fomenko M.A., Volfkovich Yu.M. // Adv. Colloid Interface Sci. 2015. V. 222. P. 425.
  27. Tang Q., Li B., Yang D., Ming P., Zhang C., Wang Y. // Internation J Hydrogen Energy. 2021. V. 46. P. 22040.
  28. Gierke T.D., Munn G.E., Wilson F.C. // J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 1981. V. 19. № 11. P. 1687.
  29. Gebel G., Aldebert P., Pineri M. // Macromolecules. 1987. V. 20. P. 1425.
  30. Sigwadi R., Dhlamini M.S., Mokrani T., Ṋemavhola F., Nonjola P.F., Msomi P.F. // Heliyon. 2019. V. 5. № 8. P. e02240.
  31. Trobajo C., Khainakov S.A., Espina A., García J.R. // Chem. Mater. 2000. V. 12. № 6. P. 1787.
  32. Filippov A., Petrova D., Falina I., Kononenko N., Ivanov E., Lvov Yu., Vinokurov V. // Polymers. 2018. V. 10. № 4. P. 366.
  33. Volfkovich Yu.M., Sosenkin V.E. // Russ. Chem. Rev. 2012. V. 81. P. 936.
  34. Novikova S. A., Safronova E. Yu., Lysova A. A., Yaroslavtsev A. B. // Mendeleev Commun. 2010. V. 20. P. 156.
  35. Сафронова Е.Ю. Материалы на основе модифицированных перфторированных сульфосодержащих мембран с новым комплексом функциональных свойств: дисс. док. хим. наук. – М., 2023. – 286 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024