Новый способ получения полимерной протонпроводящей мембраны для топливных элементов -одного из наиболее эффективных методов получения электрической энергии - разработала учебный мастер кафедры химии и пищевой технологий, аспирантка кафедры химической технологии НИ ИрГТУ Елена Орхокова. Теоретические исследования проводились на базе Иркутского технического университета, а практическая часть экспериментов проходила в Иркутском институте химии им. А. Е. Фаворского.
По словам Е. Орхоковой, новая мембрана получена в результате реакции поливинилхлорида с низкомолекулярными соединениями (натриевые и калиевые соли гетероароматических и ароматических NH- и SH-кислот) и элементной серой. Данное исследование стало основой для написания кандидатской диссертации под руководством доктора химических наук, профессора кафедры химической технологии ИрГТУ Нины Шаглаевой. Защита состоялась 25 декабря в диссертационном совете по химическим наукам ИГУ. Е. Орхокова выражает благодарность Н. Шаглаевой, академику РАН Михаилу Воронкову, а также доктору химических наук Галине Прозоровой и кандидату химических наук Радмиру Султангарееву из Иркутского института химии им. А. Е. Фаворского.
Базой для исследования стал один из самых распространенных полимеров — поливинилхлорид (ПВХ). На его основе изготавливают свыше 3000 видов полимерных материалов разного назначения. Е. Орхоковой впервые исследовано взаимодействие поливинилхлорида с натриевыми и калиевыми производными гетероароматических и ароматических NH- и SH- кислот (например, Na(К)-соль 3,5-диметилпиразола и Na-соль 2-меркаптобензимидазола) в апротонных растворителях. Было установлено, что состав модифицированного поливинилхлорида зависит от соотношения исходных веществ, природы растворителя, температуры и продолжительности реакции. Созданы полимерные протонпроводящие мембраны на основе модифицированного поливинилхлорида. В рамках исследования проведены испытания по использованию данных мембран в режиме работы топливного элемента.
В результате реакции поливинилхлорида с элементной серой получен высокосернистый парамагнитный полимер, который предложен в качестве нового катодного материала для химических источников электрического тока.
«Я исследовала способы получения протонпроводящих мембран для топливных элементов путем модифицирования всем известного поливинилхлорида. Кроме того, установлено, что продукты реакции на основе поливинилхлорида и натриевых солей обладают парамагнетизмом. Данные мембраны – это составляющие электрохимического устройства, преобразующие энергию химической реакции в электрическую энергию. Например, в Малайзии, есть экспериментальный «водородный дом», энергоснабжение которого осуществляется благодаря топливному элементу. Однако в настоящее время производство протонпроводящих мембран (например, мембраны Nafion) обходится очень дорого из-за многостадийного синтеза. Полученные в ходе моего исследования полимерные мембраны могут быть сопоставимы по протонной проводимости с промышленными полибензимидазольными аналогами», - рассказала Е. Орхокова.
По ее словам, полученные мембраны нуждаются в дополнительных модификациях, чтобы комплекс их физико-химических свойств мог превзойти уже существующие аналоги.
