«На сегодняшний день в мире существует концепция, которая в будущем позволит уйти от энергетики, построенной на нефти и угле: топливные ячейки с двумя основными компонентами — водородом и кислородом — будут более экологичны в эксплуатации. Также ячейки позволят решить проблему сохранения энергии, в отличие от современных аккумуляторов (например, внутри мобильных телефонов или зарядных батареек), материал которых со временем деградирует, а способность удерживать заряд истощается», – цитирует ученых пресс-служба НГУ.
Основная часть топливной ячейки — протонно-обменная мембрана – пропускает только ионы водорода, образующиеся на аноде ячейки. В ходе работы ионы водорода проходят сквозь мембрану и взаимодействуют с кислородом, образуя воду. В процессе создается электродвижущая сила, которую можно использовать для работы различных устройств.
Ученые Манчестерского университета создали прототип подходящей мембраны – влагоустойчивой и непроницаемой для остальных веществ. Сотрудники лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем Физического факультета НГУ в свою очередь показали, каков механизм протонной проводимости и смогли проводимость конечной мембраны усилить в сто раз.
«Наша заслуга заключается в том, что мы экспериментальным методом смогли разобраться с механизмом протонной проводимости и показали, каким образом возникают частицы-переносчики на поверхности мембраны, а также предложили дополнительную обработку поверхности, чтобы увеличить концентрацию переносчиков, тем самым улучшив проводимость. Потенциально это новый шаг в энергетике, который будет использоваться в современных источниках электропитания с помощью экологически чистых материалов», — цитирует старшего научного сотрудника лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем Физического факультета НГУ Даниила Колоколова пресс-служба вуза.
Ученые рассчитывают, что с помощью топливных ячеек будут решены не только проблемы питания космических аппаратов, но и более доступной и экологически чистой электрификации инфраструктуры (например, локационных систем) в труднодоступных районах и на Крайнем Севере, где необходима автономность и независимость от внешних условий (ветра, солнца, температуры).
Справка
Впервые разработка протонно-обменной мембраны началась в 60-х годах прошлого столетия для нужд космических программ и военных приложений, но она была слишком дорогой для массового использования. Интерес к данной проблеме вернулся в 1990-е годы, однако новые мембраны из более дешевых и эффективных материалов стали появляться только в последние годы.
Обсуждение темы на Форуме Академгородка