Лаборатория ионоселективных мембран

Номер договора

075-15-2022-1117

Период реализации проекта

2022-2024

с декабря 2023 Чураков Андрей Викторович Россия

2022 - 2023 Амедюри Брюно Мишель Франция

Название проекта:

Самоорганизующиеся фторированные полимеры для создания перерабатываемых мембран с оптимизированной протонной проводимостью

Цель проекта:

Разработка нового класса экономичных протонообменных мембран (PEM), имеющих в своем составе фторированную матрицу и сульфокислоты, для обеспечения требуемой химической стабильности и механизма переноса протонов при одновременном использовании процессов молекулярной самосборки для управления топологией и ориентацией каналов в конечных мембранах.

Задачи проекта:

Данный проект направлен на разработку перерабатываемых фторированных полимеров, содержащих кислотные группы и способных самоорганизовываться в трехмерные структуры таким образом, чтобы обеспечить более эффективную перколяцию, чем в существующих коммерческих ионных мембранах, таких как Nafion TM. Важно отметить, что, в отличие от Нафиона, вновь разработанные материалы будут пригодны для вторичной переработки, поскольку вместо использования кристаллического каркаса из тетрафторэтилена они будут построены на основе винилиденфторидной платформы, которая может быть легко деполимеризована, например, в основной среде. Помимо сополимеров производных поливиниледенфторида, в рамках проекта будут разработаны и испытаны новые щеточные полимеры, включающие гомополимеры и блок-сополимеры, содержащие протонообменные боковые группы и основную полимерную цепь с контролируемой стереорегулярностью. Подобные молекулярные архитектуры позволят создать новый класс экономичных протонообменных мембран на основе фторированной матрицы и сульфокислоты, чтобы сохранить необходимую химическую стабильность и механизм протонного транспорта, при этом интегрируя самоорганизующиеся фрагменты в структуру полимера. Реализация текущего проекта будет основана на совместных усилиях французской и российской исследовательских групп, которые возьмут на себя задачи, связанные с синтезом новых фторированных полимеров/олигомеров, углубленными морфологическими исследованиями разработанных полимерных материалов и физико-химическими исследованиями конечных ионных мембран, а также задачи по испытанию топливных элементов на основе созданных в проекте мембран.

Направление исследований: Технологии материалов

Планируемые результаты проекта:

Разрабатываемые PEM будут обладать оптимизированными транспортными свойствами за счет контроля стереорегулярности полимерной цепи и включения в структуру как кристаллизуемых, так и жидкокристаллических фрагментов для эффективной сборки в заданные надмолекулярные структуры. Эффективность различных надмолекулярных структур для процессов протонного транспорта будет оцениваться как на основе компьютерного моделирования, так и на основе экспериментальных корреляций структура-свойство. Важно отметить, в отличие от Нафиона, который является на сегодняшний день эталонным материалом для протонного транспорта, создаваемые полимеры будут пригодны для вторичной переработки благодаря использованию винилиденфторидной платформы, которая легко деполимеризуется в основной среде. Это позволит создавать высокоэффективные мембраны из отечественного материала, которые будут экологически чистыми. В качестве сторонней организации будет выступать АНО ВО «Университет Сириус». Используя уникальное оборудование Университета Сириус (АСМ JPK NanoWizard ULTRA Speed 2 и дифрактометр Xenocs XeuSS 3) будут изготовлены и исследованы тонкие пленки и мембраны синтезированных статистических сополимеров, проведены измерения проводимости, а также спроектирована и изготовлена ячейка для проведения синхротронных исследований. Испытания топливных элементов, созданных на основе новых материалов, будут проводиться в тесном сотрудничестве с компанией Инэнерджи, которая является крупнейшим производителем топливных элементов в России.

Скрыть Показать полностью

Понедельник , 25.03.2024

Химики МГУ нашли способ контролировать синтез трехмерных полимерных сеток

Четверг , 29.06.2023

Как создать мембраны с улучшенной протонной проводимостью

Четверг , 08.06.2023

Инновационный материал для «зеленой» энергетики

Смотреть все

Лаборатория, принимающая организация	Область наук	Город	Приглашенный ученый	Период реализации проекта
Лаборатория ультра широкозонных полупроводников Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» - (НИТУ МИСиС)	Технологии материалов	Москва	Кузнецов Андрей Юрьевич Швеция	2022-2024
Лаборатория нейроэлектроники и мемристивных наноматериалов Южный федеральный университет - (ЮФУ)	Технологии материалов	Таганрог	Пак Бэ Хо Корея	2022-2024
Лаборатория перспективных сталей для сельскохозяйственной техники Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К. А. Тимирязева - (РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева)	Технологии материалов	Москва	Кайбышев Рустам Оскарович Россия	2021-2023