Физики НГУ сделали открытие в водородной энергетике

Учёные лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем физического факультета НГУ смогли улучшить проводимость протонно-обменной мембраны — главной части водородной топливной ячейки. Эффективность данного элемента позволяет решить проблему сохранения и передачи энергии на расстоянии химическим путём.

Топливные ячейки с водородом и кислородом в будущем позволят уйти от энергетики, построенной на нефти и угле. Они более экологичны в эксплуатации, а также лучше, чем современные аккумуляторы, способны сохранять энергию.

Принцип их работы заключается в соединении компонентов-газов, хранящихся в баллонах внутри ячейки. В ходе работы ионы водорода проходят через мембрану и взаимодействуют с кислородом, образуя воду. Создаётся электродвижущая сила, которую можно использовать для работы различных устройств. При этом сама мембрана должна быть влагоустойчивой и непроницаемой для остальных веществ.

Однако материал для детали, обладающий достаточной долговечностью, ещё не создан. Специалисты НГУ решали эту проблему совместно с коллегами из Манчестерского университета (MIT), синтетики которого смогли получить новый материал на основе лантанидов. Британцы создали прототип на металло-органическом каркасе, а российские специалисты методом ядерного магнитного резонанса смогли исследовать базовый материал, показав, каков механизм протонной проводимости, и выяснив, как улучшить его в сто раз.

Физики предложили дополнительную обработку поверхности мембраны, которая увеличит концентрацию частиц — переносчиков ионов.

«Потенциально это новый шаг в энергетике, который будет использоваться в современных источниках электропитания с помощью экологически чистых материалов. Ячейка имеет неограниченный по времени способ хранения электроэнергии в виде раздельных веществ, не будет ломаться и не требует технического обслуживания, в отличие от обычно используемых переносных дизельных электрогенераторов», — отметил старший научный сотрудник лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем физического факультета НГУ Даниил Колоколов.

Разработка мембраны началась в 60-х годах для нужд космической программы и военных приложений, но она была слишком дорогой для массового использования. Более дешёвые мембраны из эффективных материалов стали появляться только в последние годы, сообщает сайт НГУ.