Молодежный вестник ИрГТУ (12+)
Поиск по сайту

Радиационно-привитые полимерные мембраны для топливных элементов

Белькович Анастасия Павловна

2020 / Том 10 № 2 2020 [ Химия и металлургия ]

В многочисленном количестве различных источников электрической энергии, существующих в нашем мире, все больше внимания уделяется их экологически чистым видам. Среди них большое распространение получили топливные элементы (ТЭ) с ионообменной мембраной в роли электролита. Основными преимуществами ТЭ являются высокий КПД (~80 %) и отсутствие выбросов вредных веществ. Ионообменная мембрана - это главный элемент в составе ТЭ. Она отвечает за эффективность его работы. За время развития мембранных технологий были синтезированы мембраны разного состава. Для хорошей производительности мембрана должна обладать рядом необходимых физических и химических свойств, поддерживающих её работу в определённых условиях. Большое внимание исследователей в данной области уделяется модификации уже существующих мембран. Например, повышенная термическая стабильность требуется для работы мембран в условиях повышенных температур. Главной характеристикой мембран является их ионная проводимость. Чем больше это значение, тем эффективнее работает ТЭ. Этот параметр можно также увеличить путём модификаций. Одним из перспективных направлений в данной области является радиационная прививка полимерных мембран. Полимеру можно привить различные мономеры в процессе радиационного облучения. Эти мономеры способны дополнить исходное вещество необходимыми свойствами, такими как, например, повышенная проводимость или химическая устойчивость. Особый интерес вызывает возможность многочисленного комбинирования исходных полимеров и мономеров. Учёные уже смогли добиться необходимых результатов, используя данный метод.

Ключевые слова:

полимер,ионообменная мембрана,топливный элемент,радиационная прививка,мономер,электромагнитное излучение,polymer,ion-exchange membrane,fuel cell,radiation grafting,monomer,electromagnetic radiation

Библиографический список:

  1. Zhuang Rao, Beibei Tang, Priyi Wu. Proton Conductivity of Proton Exchange Membrane Synergistically Promoted by Different Functionalized Metal-Organic Frameworks // ACS Applied Materials Interfaces. 2017. Vol. 9. № 27. P. 22597-22603.
  2. Peighambardoust S.J., Rowshanzamir S., Amjadi M. Review of the proton exchange membranes for fuel cell applications // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. Vol. 35. № 17. P. 9349-9384. [Электронный ресурс. Дата обращения: 13.01.2020]. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.05.017
  3. Hamrock S.J., Yandrasits M.A. Proton Exchange Membranes for Fuel Cell Applications // Journal of Macromolecular Science, Part C. 2006. Vol. 46. № 3. P. 219-244. [Электронный ресурс. Дата обращения: 13.01.2020]. https://doi.org/10.1080/15583720600796474
  4. Selmiye Alkan Gürsel, Lorenz Gubler, Bhuvanesh Gupta, Günther G. Scherer. Radiation Grafted Membranes // Advances in Polymer Science. 2008. Vol. 215. № 1. P. 157-217. [Электронный ресурс. Дата обращения: 13.01.2020]. https://doi.org/10.1007/12_2008_153
  5. Gautam D., Anjum S., Ikram S. Proton Exchange Membrane (PEM) in Fuel Cells: A Review // The IUP Journal of Chemistry. 2010. Vol. 3. № 1. P. 51-81.
  6. Gökçe Çelik, Murat Barsbay, Olgun Güven. Towards New Proton Exchange Membrane Materials with Enhanced Performance via RAFT Polymerization // Polymer Chemistry. 2016. Vol. 7. № 3. P. 701-714. [Электронный ресурс. Дата обращения: 13.01.2020]. https://doi.org/10.1039/C5PY01527H
  7. Khadiza Begam, Md. AlamgirKabir, M. Mahbubur Rahman, Md. Abul Hossain, Mubarak A. Khan. Properties of Proton Exchange Membranes Poly- ethylene Terephthalate (PET) Films Developed by Gamma Radiation Induced Grafting and Sulfonation Technique // Physics and Materials Chemistry. 2013. Vol. 1. № 2. P. 13-20. [Электронный ресурс. Дата обращения: 13.01.2020]. https://doi.org 10.12691/pmc-1-2-2
  8. Jun Ma, Jing Peng, Maolin Zhai. Radiation-Grafted Membranes for Applications in Renewable Energy Technology // Radiation Technology for Advanced Materials. 2019. P. 207-247. [Электронный ресурс. Дата обращения: 13.01.2020]. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814017-8.00007-X
  9. Willson T.R., Hamerton I., Varcoe J.R., Bance-Soualhi R. Radiation-grafted cation-exchange membranes: an initial ex situ feasibility study into their potential use in reverse electrodialysis // Sustainable Energy and Fuels. 2019. Vol. 3. № 7. P. 1682-1692. [Электронный ресурс. Дата обращения: 13.01.2020]. https://doi.org/10.1039/c8se00579f
  10. Bilal Ghafoor, Muhammad Inaam ul Hassan, Tariq Yasin, Saima Shabbir, Syed Wilayat Husain. Synthesis of Cation Exchange Membrane from Polypropylene Fabric using Simultaneous Radiation Grafting // Journal of Space Technology. 2017. Vol. 7. № 1. P. 20-25. [Электронный ресурс]. URL: http://www.ist.edu.pk/downloads/jst/previous-issues/july-2017/synthesis-of-cation-exchange-membrane-from-polypropylene-fabric-using-simultaneous-radiation-grafting-.pdf (13.01.2020).
  11. Hamdani Saidi, Habibu Uthman. Phosphoric acid doped polymer electrolyte membrane based on radiation grafted poly(1-vinylimidazole-co-1-vinyl-2-pyrrolidone)-g-poly(ethylene/tetrafluoroethylene) copolymer and investigation of grafting kinetics // International Journal of Hydrogen Energy. 2017. Vol. 42. № 14. P. 9315-9332. [Электронный ресурс. Дата обращения: 13.01.2020]. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.06.187
  12. Kangjun Xie, Zhen Dong, Yicheng Wang, Wei Qi, Maolin Zhai, Long Zhao. Facile Preparation of EVOH-Based Amphoteric Ion Exchange Membrane Using Radiation Grafting Technique: A Preliminary Investigation on Its Application for Vanadium Redox Flow Battery // Radiation Polymers. 2019. Vol. 11. № 5. P. 843. [Электронный ресурс. Дата обращения: 13.01.2020]. https://doi.org/10.3390/polym11050843
  13. Sahl Sadeghi, LaleIşıkel Şanli, Enver Güler, Selmiye Alkan Gürsel. Enhancing proton conductivity via sub-micron structures in proton conducting membranes originating from sulfonated PVDF powder by radiation-induced grafting // Solid State Ionics. 2018. Vol. 314. P. 66-73. [Электронный ресурс. Дата обращения: 13.01.2020]. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2017.11.017
  14. Yicheng Wang, Jing Peng, Jiuqiang Li, Maolin Zhai. PVDF based ion exchange membrane prepared by radiation grafting of ethyl styrenesulfonate and sequent hydrolysis // Radiation Physics and Chemistry. 2017. Vol. 130. P. 252-258. [Электронный ресурс. Дата обращения: 13.01.2020]. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2016.09.009
  15. Yangben Cai, Zhouying Yue, Xin Teng, Shiai Xu. Radiation grafting graphene oxide reinforced polybenzimidazole membrane with a sandwich structure for high temperature proton exchange membrane fuel cells in anhydrous atmosphere // European Polymer Journal. 2018. Vol. 103. P. 207-213. [Электронный ресурс. Дата обращения: 13.01.2020]. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2018.02.020
  16. Haseli Y. Maximum conversion efficiency of hydrogen fuel cells // International Journal of Hydrogen Energy. 2018. Vol. 43. № 18. P. 9015-9021.
  17. Garland N.L., Papageorgopoulos D.C., Stanford J.M. Hydrogen and Fuel Cell Technology: Progress, Challenges, and Future Directions // Energy Procedia. 2012. Vol. 28. P. 2-11.
  18. Barbir F., Gomez T. Efficiency and economics of proton exchange membrane (PEM) fuel cells // International Journal of Hydrogen Energy. 1997. Vol. 22. № 10-11. P. 1027-1037.
  19. Gulber L., Gursel S.A., Scherer G.G. Radiation Grafted Membranes for Polymer Electrolyte Fuel Cells // Fuel Cells. 2005. Vol. 5. № 3. P. 317-335. [Электронный ресурс. Дата обращения: 13.01.2020]. https://doi.org/10.1002/fuce.200400078

Файлы:

Язык
RuEn
Количество скачиваний:131150