Формування органо-неорганічної протон-обмінної мембрани

Анотація

Застосування електролізерів низькотемпературного розкладання води з твердою полімерною мембраною є перспективним для одержання водню з використанням відновлювальних джерел енергії. Однак висока вартість мембранних матеріалів перешкоджає масовому впровадженню таких електролізерів. Більшу частину досліджень, напрямлених на розробку методик формування мембран, альтернативних Nafion®, присвячена органічним матеріалам. Мета: Метою роботи є розробка методики формування конкурентоспроможної протон-провідної мембрани на основі полівінілового спирту (ПВС) і неорганічних гідратів. Матеріали і методи: Для одержання мембрани у 2...10 %-ний розчин ПВС додавали гідратований оксид олова, перемішували і пошарово наносили на інертну основу, від якої готову мембрану у подальшому відокремлювали. Для покращення її механічних властивостей використовували армуючу сітку. Гідратований оксид олова одержували взаємодією розчинів хлориду олова і гідроксиду амонію. Результати: Досліджено умови формування протон-обмінної мембрани на основі полівінілового спирту і гідратованого оксиду олова. Одержано серію мембран зі вмістом гідратованого оксиду олова 30, 50, 70, 80 і 90 %. Показано, що суцільна плівка мембрани товщиною понад 100 мкм може бути отримана, якщо зміст полівінілового, що дорівнює або перевищує 30 %. Показано, що необхідно проводити зшивку ПВС у одержаній плівці. Структура одержаної протон-провідної мембрани являє собою ланцюги ПВС, зшиті альдегідом, між якими розташовані глобули гідратованого оксиду олова. Провідність мембрани забезпечується як рухомістю протонів гідроксильної групи ПВС, так і за рахунок часткової дисоціації гідратованого оксиду на поверхні глобул з утворенням угрупувань H₃O⁺/H₂O і OH^-/H₂O.