Челябинские ученые разрабатывают мобильные источники энергии

8 Апреля 2021 Автор: Евгений Аникиенко Фото: сайт ЧелГУ
Челябинские ученые разрабатывают мобильные источники энергии


Создаваемая протонная мембрана позволит приблизить мечту о водородном «вечном двигателе».

В новой лаборатории химического факультета ЧелГУ запустили амбициозный проект по созданию мобильных источников энергии. Речь идет о генераторах нового поколения на основе водородных топливных элементов. Такие энергоисточники не выделяют вредных выбросов, их можно использовать в быту и на транспорте. А главное, у них почти неистощимый энергоресурс.

«Запасы нефти не безграничны, к тому же бензиновые выхлопы загрязняют атмосферу, а водород экологически безопасен, причем его можно получать из океанской воды почти в неограниченных масштабах, — сообщили авторы ноу-хау. — Наши научные разработки позволят запасать электроэнергию в нужных количествах. Для этого она преобразуется в энергию химических связей и хранится в аккумуляторах водорода и кислорода, откуда при необходимости подается на топливный элемент автомобиля и снова превращается в электрическую. Сердцем такого элемента является протон-проводящая мембрана».

Вырабатывать из водорода энергию можно, но на Земле он находится в связанном состоянии (в составе воды или углеводородов), в свободном состоянии сразу же улетучивается в верхние слои атмосферы. Водород получают несколькими способами: конверсией метана — нагревом с парами воды и электролизом, но на это необходимы большие энергозатраты.

Как сообщили в вузе, в новой лаборатории неорганических материалов сегодня разрабатывают мобильную «батарейку» для водородного двигателя. По мнению экспертов, генераторы нового поколения на основе водородных топливных элементов смогут сделать транспорт и дома более экологичными.

По словам ученых, подобные исследования уже ведутся во многих лабораториях мира, а в Японии до трети домов уже отапливают и освещают топливными элементами. К примеру, результаты исследований РАН вывели Россию в число мировых лидеров в области сверхлегких электрохимических источников тока для автомобилей. Как надеются южноуральские ученые, их разработка вполне позволит сделать новый научно-технологический прорыв.

Сейчас в Челябинске создают собственную синтезированную мембрану, которая является главной частью любого топливного элемента. Именно эта деталь делает водородные установки дорогими, но проблему можно решить, если удастся использовать дешевый материал.

«Ключевой узел топливных элементов — это протон-проводящая мембрана, но существующие аналоги имеют ряд недостатков, — делится руководитель научной группы, декан химического факультета ЧелГУ Владимир Бурмистров. — В их числе низкая ионная проводимость при пониженной влажности и высоких температурах, высокая стоимость. Улучшить свойства таких мембран, повысить их термостабильность и водостойкость помогут композитные полиэлектролитные материалы, модифицированные наночастицами неорганических соединений».

Одними из перспективных допантов, модифицирующих добавок, повышающих удельную электрическую проводимость или оптические свойства материала, являются гетерополикислоты, которые и стали главным объектом исследования. Ученые разрабатывают механизм протонного переноса в композитных мембранах, чтобы синтезировать материалы, обладающие высокой протонной проводимостью.

«Если говорить простым языком, ведущие автоконцерны начали производство водородных автомобилей, — рассказывает аспирант Петр Тимушков. — Подобный источник энергии может быть использован и в каждом доме. Мы работаем над усовершенствованием мембран, которые применяются в таких технологиях. Конечная цель — в будущем создать сам топливный элемент, который будет работать на нашей синтезированной мембране».

Ученые продолжают исследования, синтезируют новые вещества с заданными свойствами. Химики выяснили, что введение определенных добавок приводит к увеличению протонной проводимости. Чтобы довести результаты до практического применения, проводятся ее исследования в широком температурном диапазоне и влажности среды.

Сегодня | 13:13
На Южном Урале почтили память героев-фронтовиков

Ровно 80 лет назад началась самая страшная война в отечественной истории.

Сегодня | 13:01
В Магнитогорске у дома нашли ртуть

Опасную находку обнаружили в палисаднике житель поселка Железнодорожников.

Сегодня | 13:01
В Магнитогорске у дома нашли ртуть

Опасную находку обнаружили в палисаднике житель поселка Железнодорожников.

Вчера | 18:43
«Арктический автобус» поддержат федеральной субсидией

На реализацию проекта, победившего на всероссийском конкурсе, направят 245 млн рублей.

 
Новости   
Спецпроекты