Результаты и их обсуждение - Исследование электротранспортных свойств композитов на основе перфторированных мембран МФ-4СК, полианилина и дисперсии платины

Для диагностики состояния мембраны на каждом этапе синтеза контролировали диффузионную проницаемость и электропроводность мембраны.

Измерение удельной электропроводности образцов мембран в процессе их модифицирования показало, что она снижается незначительно независимо от выбора восстановителя (примерно на 15%) и сохраняет достаточно высокие значения, сопоставимые с электропроводностью исходной мембраны, которые находятся в пределах соответствующих требованиям к полимерных электролитам для топливных элементов (рисунок 8 ).

Из рисунка видно, что при появлении полианилина в объеме перфторированной матрицы приводит к снижению диффузионной проницаемости на 30-50%, что вызвано торможением ко-ионов положительно-заряженными цепями полианилина и согласуется с полученными ранее данными [19]. Поскольку слой платиновой дисперсии расположен только на одной стороне мембраны, исследовали его влияние на величину диффузионной проницаемости композита. Для этого изменяли ориентацию мембраны по отношению к потоку электролита. Диффузионная проницаемость со стороны, содержащей Pt, выше за счет расклинивания наноканалов базовой матрицы платиновыми частицами. В случае применения в качестве восстановителя боргидрида натрия, величина диффузионной проницаемости сохраняет прежнее значение и не зависит от ориентации мембраны к потоку электролитов. Если в качестве восстановителя применяется гидразин, происходит дополнительное снижение диффузионной проницаемости по сравнению с композитной мембраной МФ-4СК/ПАн, причем в случае, если модифицированный слой встречает поток, она выше, чем при обратной ориентации приблизительно на 18 %.

Образец, полученный с применением гидразина, испытали в условиях работы низкотемпературного водородо-воздушного топливного элемента в качестве полимерного электролита. Испытания были выполнены в лаборатории ионики твердого тела Института проблем химической физики РАН.

Таблица 2 - Условия испытаний мембран в качестве полимерного электролита в водородо-воздушном топливном элементе.

Условия изготовления МЭБ

Прессование 130оС 3 мин

Температура

25 єC

Площадь электродов, см2

1

Расход газов

4 л/ч*см2

Входное давление газа у анода и катода

Воздух и H2 при 1 атм

Загрузка электродов катализатором

0,4 мг/см2

Поскольку композитная мембрана на одной из своих поверхностей содержала дисперсию платины, то испытание проводили так же при изменении ориентации модифицированного слоя к катоду, и к аноду. Мощностные и вольтамперные характеристики мембранно-электродного блока с применением данной мембраны приведены на рисунке 10. Видно, что при изменении ориентации мембраны по отношению к потокам газов, эффективность работы мембранно-электродного блока изменяется, причем в случае, когда модифицированный слой ориентирован к катоду, она выше.

Эти результаты согласуются с данными асимметрии диффузионной проницаемости гибридной мембраны. Мощностные характеристики выше у той стороны, у которой выше диффузионная проницаемость. Возможно, это связано с увеличением каталитической активности всей системы за счет вклада каталитически активной платиновой дисперсии, расположенной на поверхности мембраны. Однако данный вопрос требует дополнительного исследования.

Похожие статьи




Результаты и их обсуждение - Исследование электротранспортных свойств композитов на основе перфторированных мембран МФ-4СК, полианилина и дисперсии платины

Предыдущая | Следующая