Химики ЧелГУ синтезировали новый протонный проводник для водородного двигателя

​Разработка методики синтеза твердых растворов замещения на основе полисурьямной кислоты представлена в диссертационной работе старшего преподавателя химического факультета Челябинского государственного университета Лилии Коваленко.​​

Создание эффективного двигателя нового типа – одна из тех задач, решение которой способно кардинально изменить всё мироустройство. В этой связи большие перспективы у водородного двигателя с низкотемпературным топливным элементом: он экологичный, бесшумный, мобильный, с высоким КПД.

Серьёзный рывок к созданию идеального водородного двигателя сделан в ЧелГУ: молодому ученому Лилии Коваленко удалось не только синтезировать принципиально новый твердый раствор для мембраны водородного двигателя, но и выявить среди ряда его транспортных свойств довольно любопытные. В частности, большой интерес научной общественности вызвало такое качество материала, как высокая протонная проводимость в условиях низкой и комнатной температур.

«Мы модифицировали уже известный проводник и ионообменник, улучшили его свойства. В течение нескольких лет «прародитель» отказывался впускать в свою структуру чужой атом, но в итоге открыть новое соединение все-таки удалось», – говорит Лилия Коваленко.

Кстати, полимерная протонпроводящая мембрана как главная часть низкотемпературного топливного элементасегодня уже используется в аэрокосмической и автомобильной отраслях – там, где идет активный поиск новых источников энергии. Именно поэтому вопрос о том, как усовершенствовать полимерную протонпроводящую мембрану, всерьез занимает современных химиков.

Лилия Коваленко доказала, что усовершенствовать протонпроводящую мембрану можно с помощью полисурьямной кислоты (ПСК): «Кристаллизующаяся в структурном типе пирохлора полисурьямная кислота может быть протонным проводником при низких температурах. Для этого нужно расширить температурный интервал проводимости ПСК путём замещения части ионов Sb+5 на изовалентные ионы», – поясняет автор научной работы.

До недавних пор в научной литературе уделялось мало внимания изучению закономерностей образования твердых растворов замещения на основе полисурьямной кислоты, но теперь, благодаря работе челябинских химиков, этот пробел восполнен.

Результатом исследования стало синтезирование нового химического соединения с высокой протонной проводимостью, которое в будущем можно использовать как компонент мембраны водородного двигателя. Впервые образцы ПСК показали высокую протонную проводимость при низких температурах.

Полученные в ЧелГУ соединения эксперты рекомендуют в качестве неорганического компонента в композитных протонпроводящих мембранах, используемых в сенсорных устройствах и низкотемпературных топливных элементах.