|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Мембраны на основе полиакрилонитрила и поливинилового спирта с регулируемой пористостью и гидрофильностью для использования в проточных топливных элементахНИР
Membranes based on polyacrylonitrile and polyvinyl alcohol with tailored porosity and hydrophilicity for redox flow batteries application
- Руководитель НИР: Карпушкин Е.А.
- Подразделение: Кафедра высокомолекулярных соединений
- Срок исполнения: 1 января 2016 г. - 31 декабря 2018 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 16-33-60185
- Номер ЦИТИС: 115120850056
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Энергоэффективность и энергосбережение
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.25.15 Структура и свойства природных и синтетических высокомолекулярных соединений
-
Ключевые слова:
полимер, мембрана, модификация, факторный анализ, оптимизация, пористость, фазовое разделение, многопараметрический анализ
polymer, factor analysis, multivariate analysis, phase separation, optimization, membrane, porosity -
Описание:
НИР посвящена разработке нового типа мембран для использования в проточных окислительно-восстановительных элементах (батареях). Необходимые для работы таких элементов характеристики мембраны (селективная ионная проводимость и химическая устойчивость в агрессивных средах) предполагается достигнуть путем изготовления мембраны с контролируемой пористостью и гидрофильностью на основе крупнотоннажных химически устойчивых полимеров.
-
Abstract:
The research is related to the development of novel type of membrane to be used in redox flow cells (batteries). The membrane parameters required for the application (selective ionic conductivity and chemical stability) will be achieved by targeted control of porosity and hydrophilicity of the material based on commercial chemically resistant polymer.
-
Планируемые результаты:
В результате выполнения НИР предполагается выявить основные факторы, управляющие пористостью и гидрофильностью мембран на основе химически стойких полимеров; определить влияние пористости и гидрофильности на ионную проводимость мембран и их поведение в проточных окислительно-восстановительных аккумуляторах; разработать подход к созданию мембран, подходящих для использования в реальных устройствах.
-
Научный задел:
Подавляющее большинство мембран, используемых на настоящий момент в проточных окислительно-восстановительных батареях, относятся к классу ионообменных материалов (полиэлектролитов). В предварительных экспериментах нами было показано, что микропористые мембраны на основе неионогенных полимеров также могут обладать достаточно высокой селективной ионной проводимостью, что позволяет надеяться, что в результате систематического анализа факторов, влияющих на пористость и гидрофильность, а также изучения взаимосвязи этих характеристик мембраны и ее ионной проводисти удастся создать новую мембрану для использования в подобных устройствах, не уступающую коммерческим образцам.
- Добавил в систему: Карпушкин Евгений Александрович
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Мембраны на основе полиакрилонитрила и поливинилового спирта с регулируемой пористостью и гидрофильностью для использования в проточных топливных элементах |
| Результаты этапа: В ходе работы над проектом: 1. С использованием модельной сульфонатсодержащей мембраны Nafion 115 продемонстрирована возможность контролируемого управления пористостью и гидрофильностью для изменения ион-проводящих свойств мембраны и эффективности проточной ванадиевой батареи, собранной с использованием данной мембраны в качестве сепаратора анолита и католита. Управление пористостью и гидрофильностью было достигнуто путем объемной модификации каналов мембраны противоположно заряженными наночастицами диоксида кремния. 2. Показана возможность использования в проточной ванадиевой батарее мембраны на основе неионогенной мембраны (полиакрилонитрила ПАН) после ее щелочного гидролиза с целью придания пористости и гидрофильности. Определены основные факторы, влияющие на структуру мембраны (содержание растворителя и осадителя в гидролизующей смеси) и ее ион-проводящие характеристики (продолжительность гидролитической обработки). 3. Продемонстрированы ион-проводящие свойства пористой мембраны на основе полиакрилонитрила, не содержащей заряженных групп (т.е. не подвергнутой химической модификации). 4. Показана возможность управления ион-проводящими свойствами мембраны на основе ПАН путем введения наполнителя (цеолит) либо негидролитической постобработкой (кипячение в воде). Исходя из полученных за первый год выполнения проекта результатов, был выбран подход, обеспечивающий воспроизводимое получение наиболее перспективных образцов мембран: формирование мембраны, обладающей достаточно высокой протонной проводимостью, но низкой селективностью ионного транспорта и последующая ее модификация с целью повышения селективности. | ||
| 2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Мембраны на основе полиакрилонитрила и поливинилового спирта с регулируемой пористостью и гидрофильностью для использования в проточных топливных элементах |
| Результаты этапа: Мембраны на основе полиакрилонитрила с контролируемой пористостью и гидрофильностью, предварительно отобранные на основании данных об ионной проводимости, были протестированы в прототипе проточной окислительно-восстановительной батареи. Показано, что эффективность мембран, полученных методом контролируемого гидролиза, не уступает таковой для коммерческой мембраны Nafion 112. | ||
| 3 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Мембраны на основе полиакрилонитрила и поливинилового спирта с регулируемой пористостью и гидрофильностью для использования в проточных топливных элементах |
| Результаты этапа: Отработана методика постмодификации пористых мембран на основе полиакрилонитрила для управления их ионной проводимостью. С использованием ранее разработанных подходов получены мембраны на основе полисульфона и протестированы в прототипе проточного аккумулятора. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".