Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. На графиках ИК с Фурье преобразованием можно наблюдать, как меняется состав пор на разных стадиях: а) анодированная мембрана, подвергшаяся анодированию, спустя несколько часов в неионизированной воде, b) мембрана окисленная при 300 0С, c) окисленная мембрана спустя два дня, проведенных в неионизированной воде. Нетрудно, заметить, что в ходе последней стадии исчез пик, соответствующий колебаниям связи O3Si-H, пики, соответствующие колебаниям связи Si-OH и колебаниям молекулы воды, наоборот, интесифицировались.
Рисунок 2. На фотографии представлен реактор для обработки раствором (3-меркаптопропил)триметоксисилана.
Рисунок 3. а) График зависимости проводимости от относительной влажности, b) график зависимости напряжения на разомкнутом контуре от относительной влажности.

Протон - туда, протон - сюда!

Ключевые слова:  топливный элемент

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

11 марта 2010

Топливные ячейки не перестают будоражить умы исследователей. Однако ряд проблем так и остается не вполне решенным: низкая проводимость полимерной мембраны при низкой влажности и значительное изменение объема мембраны при изменении влажности. В частности, ученые предлагали заменить привычную мембрану из нафиона на мембрану из пористого кремния, но до сих пор не удавалось получить равномерно образовавшиеся поры и обеспечить самосборку в них молекул.

Свое решение вышеуказанной проблемы предложил коллектив американских исследователей. Прежде всего, исследователи отказались от привычного метода формирования и раскрытия пор в кремниевой мембране травлением плазмой. Вместо этого они предложили методом магнетронного напыления нанести слой хрома и золота на обратную сторону мембраны, который они соединили напрямую с анодом. После раскрытия пор слой хрома подвергается травлению, а слой золота отслаивается, что приводит к прекращению анодирования. После анодирования мембрана погружается в неионизированную воду для удаления из пор электролита, применявшегося в ходе анодирования.

Для обеспечения процесса самосборки внутри пор мембраны необходимо, чтобы они были покрыты гидратированным SiO2, для чего мембрана была вначале частично окислена при низкой температуре (300 0С), а затем опять погружена в неионизированную воду для образованием на поверхности пор групп –SiOH (рис.1). После этого авторами статьи был собран реактор (рис.2) с помощью которого поры в мембране были обработаны раствором (3-меркаптопропил)триметоксисиланом, с последующим окислением –SH групп до SO3H групп разбавленной азотной кислотой.

После завершения сульфонирования входное отверстие в порах было уменьшено нанесением слоя SiO2 методом плазменного нанесения атомных слоев (PD-ALD) вплоть до диаметра поры ~2 нм. Cлой SiO2 был нанесен только на наружную поверхность пор, а образовавшаяся «дополнительная» внутренняя поверхность пор была вновь обработана раствором (3-меркаптопропил)триметоксисиланом.

Последним этапом в получении мембраны является нанесение анодного и катодного катализаторов (нафион и платиновая чернь в смеси неионизированной воды и изопропилового спирта).

Для исследования электрохимических свойств авторами было собрано три ячейки: с использованием мембраны, полученной по выше описанной технологии (MEA-1), с той же мембраной, но без нанесения слоев SiO2 методом PD-ALD (MEA-2), и с привычной мембраной из нафиона (MEA-3). Стоит отметить, что проводимость мембраны MEA-1 остается практически постоянной при влажности вплоть до 20%, ниже которой проводимость начинает значительно падать. В случае с мембраной MEA-2 проводимость начинает резко падать уже ниже 50-60% влажности. Стоит упомянуть, что при влажности 95% проводимость мембран MEA-1 и MEA-2 выше проводимости MEA-3 в 3.5 и 4.8 раза соответственно (рис.3). (Правда, авторы статьи отмечают, что мембрана из нафиона была подвергнута горячему прессованию, что, как известно, негативно сказывается на его проводимости.)

Эксперименты продолжаются в надежде придумать и реализовать новые типы мембран для создания эффективно действующих топливных элемннтов. Это интересно и перспективно!


Источник: Nature Nanotechnology



Комментарии
Какая сложная процедура...

И,конечно, дорогостоящая... Удачи всем в исследованиях :)

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

K2
K2

Наносистемы: физика, химия, математика (2022, Т. 13, № 4)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume13/13-4
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Не только производные: как рассчитать кривизну пластины. Фуллерен и антибиотик. О непостоянстве ширины запрещенной зоны в ван-дерваальсовом магнитном топологическом изоляторе. Девятая Всероссийская конференция с международным участием “Топливные элементы и энергоустановки на их основе”

Поступай без экзаменов в совместную магистратуру "ИИ в биотех системах" ИТМО, Татнефть и АГНИ
Университет ИТМО, компания Татнефть и Альметьевский государственный нефтяной институт запускают совместную программу магистратуры "Искусственный интеллект в биотехнологических системах". Программа направлена на биологов, биотехнологов и химиков, готовых оттачивать навыки программирования и применять data-driven подход для решения фронтирных научных задач и создания реальных продуктов для вывода на рынок.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.