«Топливные элементы с протонообменной мембраной привлекают значительное внимание как жизнеспособная альтернатива традиционным источникам энергии. Производительность таких топливных элементов неразрывно связана с характеристиками полимерной мембраны, выполняющей в них как роль сепаратора, для которого важна механическая прочность и низкая водородная проницаемость, так и роль электролита, чья протонная проводимость напрямую отражается на мощности устройства. В нашей работе мы сосредоточились на поиске баланса между проводящими и механическими свойствами, чтобы обеспечить повышенную безопасность топливного элемента и при этом сохранить его высокую эффективность. Электроспиннинговое волокно с иономером в составе позволило нам укрепить полимерную матрицу мембраны без значительной потери проводимости»,— рассказала об исследовании Вера Пузакова, студентка магистратуры МФТИ, инженер-исследователь лаборатории технологий ионообменных мембран МФТИ.
Софья Морозова, заведующая лабораторией технологий ионообменных мембран МФТИ, пояснила: «Наша идея заключалась в создании так называемого самоармирования. Вместо того чтобы вводить в проводящую среду инородный, неработающий элемент, мы сделали сам каркас ионоактивным. Волокна придают мембране жесткость и устойчивость к разбуханию, а поскольку они сами содержат иономер, то не создают „мертвых зон” для транспорта протонов. Это позволило нам обойти классический компромисс и получить материал, прочный и эффективный одновременно».
«Мы продемонстрировали, что интеграция ионоактивных нановолокон в иономерную матрицу — это эффективная стратегия для создания топливных элементов нового поколения,— добавила Софья Морозова.— Нам удалось существенно улучшить механические свойства и газобарьерные характеристики, пожертвовав лишь небольшой долей протонной проводимости. Это дает возможность создать топливные элементы с увеличенным ресурсом, которые смогут работать в более жестких условиях, что особенно важно для автомобильного транспорта и систем автономного энергоснабжения».