Испытание протон-проводящих композитных мембран “полимерная пленка – сульфированный полистирол” в метанольном топливном элементе при 60°С. Кроссовер метанола

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Измерены коэффициенты диффузионной проницаемости метанола через синтезированные композитные мембраны “полимерная пленка – сульфированный полистирол” и мембрану Нафион-115. Для нескольких композитных мембран с существенно различающимися транспортными свойствами рассчитаны величины диффузионного потока метанола (qдифф) через эти мембраны в условиях прямого метанольного топливного элемента (МТЭ) при 60°С и 1–2 М концентрации питающего раствора. С использованием метода циклической вольт-амперометрии (ЦВА) проведены прямые измерения “кроссоверного тока” и кроссовера метанола (qЦВА) в МТЭ на основе этих мембран. Установлено, что значения qЦВА в среднем на 15% ниже соответствующих значений qдифф, рассчитанных для каждой мембраны на основании ее индивидуальных параметров (площадь, толщина, коэффициент проницаемости метанола).Наблюдаемое соотношение qЦВАдифф предложено объяснить неконтролируемым в эксперименте и, вероятно, неполным окислением метанола на катоде. На основании полученных данных можно заключить, что без контроля степени окисления метанола на катоде МТЭ экспериментальные значения кроссовера qЦВА могут заметно отличаться от расчетного qдифф и реального значений кроссовера метанола в МТЭ. Проведено сравнительное исследование вольтамперных характеристик МТЭ на основе синтезированных композитных мембран с существенно различающимися транспортными свойствами и мембраны Нафион-115. Установлено, что при 60°С и 1 М концентрации питающего раствора величина кроссовера метанола практически не влияет на вольтамперные характеристики МТЭ.

Об авторах

Д. А. Крицкая

Филиал Федерального исследовательского центра химической физики имени Н.Н. Семенова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: dianakrit@gmail.com
Россия, пр. Академика Семенова, Черноголовка, 1, Московская обл., 142432

К. С. Новикова

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: dianakrit@gmail.com
Россия, пр. Академика Семенова, Черноголовка, 1, Московская обл., 142432

Е. А. Сангинов

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: dianakrit@gmail.com
Россия, пр. Академика Семенова, Черноголовка, 1, Московская обл., 142432

А. Н. Пономарев

Филиал Федерального исследовательского центра химической физики имени Н.Н. Семенова РАН

Email: dianakrit@gmail.com
Россия, пр. Академика Семенова, Черноголовка, 1, Московская обл., 142432

Список литературы

  1. Kraytsberg A., Ein-EliY. // Energ. Fuel. 2014. V. 28. P. 7303.Wang Y., Diaz D.F.R., Chen K.S., Wang Z., Adroher X.C. // Materials Today. 2020. V. 32. P. 178.
  2. Филиппов С.П., Ярославцев А.Б. // Успехи химии. 2021. Т. 90. № 6. C. 627 (англоязычнаяверсия: Filippov S.P., Yaroslavtsev A.B. // Russ. Chem. Rev. 2021. V. 90. № 6. P. 627).
  3. Carrette L., Friedrich K.A., Stimming U. // Fuel Cells. 2001. V. 1. № 1. P. 5.
  4. Aricò A.S., Srinivasan S., Antonucci V. // Fuel Cells. 2001. V. 1, № 2. P. 133.
  5. Alias M.S., Kamarudin S.K., Zainoodin A.M., Masdar M.S. // Int. J. Hydrogen Energ. 2020. V. 45. № 38. P. 19620.
  6. Zhou J., Cao J., Zhang Y., Liu J., Chen J., Li M., Wang W., Liu X. // Renew. Sust. Energ. Rev. 2021. V. 138. AN. 110660.
  7. Mauritz K.A., Moore R.B. // Chem. Rev. 2004. V. 104. P. 4535.
  8. Kusoglu A., Weber A.Z. // Chem. Rev. 2017. V. 117. P. 987.
  9. Deluca N.W., Elabd Y.A. // J. Polym. Sci. Pol. Phys. 2006. V. 44. P. 2201. Shin D.W., Guiver M.D., Lee Y.M. // Chem. Rev. 2017. V. 117. P. 4759.
  10. Byun G.H., Kim J.A., Kim N.Y., Cho Y.S., Park C.R. // Materials Today Energy. 2020. V. 17. AN. 100483.
  11. Nasef M.M., Gürsel S.A., Karabell, D., Güven O. // Progress in Polymer Sci. 2016. V. 63. P. 1.
  12. Nasef M.M. // J. Appl. Membr. Sci. Techn. 2022. V. 26. № 1. P. 51.
  13. Nasef M.M., Zubir N.A., Ismail A.F., Khayet M., Dahlan K.Z.M., Saidi H., Rohani R., Ngah T.I.S., Sulaiman N.A. // J. Membrane Sci. 2006. V. 268. P. 96.
  14. Gürsel S.A., Gubler L., Gupta B., Scherer G.G. // Adv. Polym. Sci. 2008. V. 215. P. 157.
  15. Yamaki T., Sawada S., Asano M., Maekawa Y., Yoshida M., Gubler L., Alkan-Gürsel S., Scherer G.G. // ECS Transactions. 2009. V. 25. P. 1439.
  16. Голубенко Д.В., Юрова П.А., Десятов А.В., Стенина И.А., Косарев С.А., Ярославцев А.Б. // Мембраны и мембранные технологи. 2022. Т. 12. № 6. С. 452 (англоязычная версия: Golubenko D.V., Yurova P.A., Desyatov A.V., Stenina I.A., Kosarev S.A., YaroslavtsevA.B. // Membr. Membr. Technol. 2022. V. 4. № 6. P. 398).
  17. Пономарев А.Н., Абдрашитов Э.Ф., Крицкая Д.А., Бокун В.Ч., Сангинов Е.А., Добровольский Ю.А. // Электрохимия. 2017. Т. 53. № 6. С. 666. (англоязычнаяверсия: PonomarevA.N., AbdrashitovE .F., Kritskaya D.A., Bokun V.C., Sanginov E.A., Dobrovol’skii Y.A. // Russ. J. Electrochem. 2017. V. 53. № 6. P. 589)
  18. Abdrashitov E.F., Bokun V.C., Kritskaya D.A., Sanginov E.A., Ponomarev A.N., Dobrovolsky Y.A. //Solid State Ionics. 2013. V. 251. P. 9.
  19. Abdrashitov E.F., Kritskaya D.A., Bokun V.C., Ponomarev A.N., Novikova K.S., Sanginov E.A., Dobrovolsky Y.A. // Solid State Ionics. 2016. V. 286. P. 135.
  20. Ren X., Springer T.E., Zawodzinski T.A., Gottesfeld S. // J.Electrochem. Soc. 2000. V. 147. P. 466.
  21. Almheiri S., Liu H. // Int. J. Hydrogen Energy. 2015. V. 40. P. 10969.
  22. Génevé T., Turpin C., Régnier J., Rallières O., Verdu O., Rakotondrainibe A., Lombard K. // Fuel Cells. 2017. V. 17. № 2. P. 210.
  23. Braz B.A., Oliveira V.B., Pinto A.M.F.R. // Energy. 2020. V. 208. P. 112394.
  24. Ponomarev A.N., Kritskaya D.A., Abdrashitov E.F., Bokun V.C., Sanginov E.A., Novikova K.S., Dremova N.N., Dobrovolsky Y.A. // J. Appl. Pol. Sci. 2020. V. 137. P. 49563.
  25. Новикова К.С., Абдрашитов Э.Ф., Крицкая Д.А., Пономарев А.Н., Сангинов Е.А., Добровольский Ю.А. // Электрохимия. 2021. Т. 57. № 11. С. 645. (англоязычная версия: Novikova K.S., Abdrashitov E.F., Kritskaya D.A., Ponomarev A.N., Sanginov E.A., Dobrovol’skii Yu.A.// Russ. J.Electrochem.2021. V. 57. № 11. P. 1047)
  26. Wells C.F. // Thermochim. Acta. 1992. V. 200. P. 443.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024