Главная страница /

Международный коллектив ученых из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», Центра водных исследований Нью-Йоркского университета в Абу-Даби, Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина разработал новый тип мембран для топливных элементов, которые могут стать ключом к более эффективной и экологичной энергетике будущего. Результаты работы, опубликованы в International Journal of Hydrogen Energy.

 

В борьбе за экологически чистую энергию водородные топливные элементы занимают особое место. Эти устройства, преобразующие химическую энергию в электрическую, практически не производят вредных выбросов — только воду и тепло. Но чтобы эта технология стала по-настоящему массовой, ученым нужно решить одну важную проблему: создать долговечные и эффективные материалы для ключевого компонента топливных элементов — протонообменных мембран. Сейчас используются протонпроводящие мембраны на основе перфтосульфополимеров. Обычные мембраны на их основе хорошо работают при высокой влажности, но теряют эффективность, когда воздух становится сухим. Кроме того, они расширяются и сжимаются при изменении влажности, что со временем приводит к их разрушению.

 

Группа ученых из Москвы и Абу-Даби нашла оригинальное решение этой проблемы. Они создали гибридный материал на основе полимера Aquivion с высоким содержанием сульфогрупп, добавив в него неорганические компоненты — наночастицы кремнезема и специальную цезиевую соль фосфорновольфрамовой кислоты. Как объясняет доктор химических наук Екатерина Сафронова из ИОНХ РАН, эти добавки выполняют сразу две важные функции: во-первых, они стабилизируют структуру мембраны, ограничивая изменение размеров материала при изменении влажности, а во-вторых, улучшают протонную проводимость в сухих условиях.

 

«Результаты впечатляют: топливные элементы с новыми мембранами демонстрируют в 1,5 раза большую мощность по сравнению с традиционными аналогами при низкой влажности и при этом гораздо стабильнее механически. Это важный шаг к созданию более надежных и эффективных энергетических систем будущего», - рассказала Екатерина. Авторы планируют работать над дальнейшим улучшением эксплуатационных характеристик аналогичных мембран, в частности, повышением химической устойчивости при работе в топливном элементе.

 

Это открытие, поддержанное Российским научным фондом (№ 21-73-10149), может значительно продлить срок службы топливных элементов и мощность устройств, сделав водородную энергетику более доступной. В перспективе такие технологии помогут сократить зависимость от ископаемого топлива и снизить вредное воздействие на окружающую среду.

 

 

 

Рисунок. Допирование мембраны неорганическими частицами позволяет повысить мощность топливного элемента, в том числе при низкой влажности, а также повышает стабильность ее размеров при гидратации/дегидратации (автор схемы – Даниил Голубенко)

 

 

Источник: E. Safronova, N. Stretton, O. Korchagin, D. Golubenko, N. Hilal, A. Yaroslavtsev. Hybrid Aquivion® membranes doped by SiO₂ and Cs_xH₃-_xPW₁₂O₄₀ with improved dimensional stability for proton exchange membrane fuel cells. International Journal of Hydrogen Energy. 2025. V. 145. P. 1120-1133. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2025.06.144

 

 

Пресс-релиз опубликован на сайтах: Известия (https://iz.ru/1933043/maria-neduk/zaradka-po-umu-v-rf-sozdaut-batarei-dla-zelenoi-energetiki-budusego), РНФ (https://rscf.ru/news/chemistry/zaryadka-po-umu-v-rf-sozdayut-batarei-dlya-zelenoy-energetiki-budushchego/), Наука.mail.ru (https://science.mail.ru/news/6494-zaryadka-po-umu-v-rf-sozdayut-batarei-dlya-zelenoj-energetiki-buduschego/), Индикатор (https://indicator.ru/chemistry-and-materials/uchenye-sozdali-ne-zavisyashuyu-ot-vlazhnosti-gibridnuyu-membranu-dlya-vodorodnoi-energetiki-08-08-2025.htm), Mendeleev.info (https://mendeleev.info/kak-prodlit-srok-sluzhby-toplivnyh-elementov-i-moshhnost-ustrojstv/), Новости мира инноваций (https://innovanews.ru/info/news/energy/uchenye-uluchshili-membrany-dlja-vodorodnykh-toplivnykh-elementov/), РЕН ТВ (https://ren.tv/news/v-rossii/1357232-uchenye-ran-sozdali-komponenty-vodorodnykh-batarei-dlia-zelenoi-tekhniki), Новости 24/7 (https://rutube.ru/video/37f817379f6725ac7a63ee259d5aacd6/), Энергетика и промышленность России (https://www.eprussia.ru/news/base/2025/4649690.htm), Новый химический журнал (https://newchemjournal.ru/dostizheniya-rossijskih-uchenyh/novyj-tip-membran-dlya-toplivnyh-elementov/), Дзен (https://dzen.ru/a/aKCr3ML963Er7Y0g), Научный микроблог Минобрнауки России (https://sciencemon.ru/office/org/blog/264271/).