Коллектив химиков и физиков ЧелГУ стал победителем конкурса проектов малых отдельных научных групп 2022 года, который проводил Российский научный фонд. Учёные получили грант РНФ для работы в 2023–2024 годах над темой «Новые нанокомпозиционные материалы на основе перфторированных мембран, модифицированных полисурьмяными кислотами, для низкотемпературных топливных элементов».
В составе научной группы под руководством доцента кафедры физики конденсированного состояния физического факультета ЧелГУ Юлии Лупицкой – сотрудники кафедры химии твёрдого тела и нанопроцессов химического факультета ЧелГУ: доцент Фёдор Ярошенко и ассистент Дмитрий Ряшенцев, а также научный сотрудник ФГУП «РФЯЦВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина» Елена Филоненко.
«Тема проекта занимает нас давно, – отмечает Фёдор Ярошенко. Например, что касается лично меня, то проблеме модификации полимерных мембран я защитил кандидатскую диссертацию, и грант РНФ – это продолжение исследования. Проект представляет собой по-настоящему коллективную работу, причём, хочется подчеркнуть, что значимый вклад в исследование у нас вносит каждый участник. Отдельная благодарность за помощь коллегам, которые помогают нам по доброй воле и из любви к науке. Это доцент кафедры физики конденсированного состояния Дмитрий Захарьевич, доцент кафедры химиии твёрдого тела и нанопроцессов Лилия Коваленко, доцент кафедры общей и теоретической физики Максим Ульянов».
Участники коллектива уже имеют успешный опыт исследований по заявленной проблематике, их опубликованные научные работы известны в нашей стране и за рубежом.
«Мы с коллегами занимаемся скринингом твёрдых электролитов для твёрдооксидных топливных элементов (ТОТЭ), а это чрезвычайно важное стратегическое направление, имеющее перспективы развития во всём мире, – утверждает Юлия Лупицкая. – В настоящее время продолжается разработка государственной программы по развитию водородной энергетики, которая должна стимулировать внедрение водородных технологий и содействовать развитию рынка водородной энергетики в России. Работая над проектом по гранту РНФ, мы поставили перед собой задачи, обусловленные экологической ситуацией в мире, связанной с большим «углеродным следом» существующих энергоносителей. Переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике позволит отказаться от использования углерода в целом ряде секторов экономики. Нам видится, что достойным вкладом в решение глобальной экологической проблемы будет разработка новых эффективных наноматериалов и технологий для водородной энергетики, в частности, для низкотемпературных топливных элементов (ТЭ)».
В результате работы над проектом по гранту РНФ учёные ЧелГУ рассчитывают синтезировать новый класс ионообменных нанокомпозиционных материалов, обладающих высокой протонной проводимостью, способных работать при средних температурах и пониженной влажности в топливных элементах и других электрохимических преобразователях и накопителях энергии.
«Использование нами модификаторов с кислотной поверхностью обеспечивает ряд преимуществ. Вполне обоснованным является и выбор объекта исследования – полисурьмяной кислоты (ПСК) – модифицирующей добавки, известной в научной литературе как хороший ионообменник и протонный проводник, – поясняет Юлия Лупицкая. – Поскольку ПСК и соединения на её основе практически не растворимы в воде, это не может привести к вымыванию их из мембран при работе в различных устройствах. С этой точки зрения для полимерных протонпроводящих мембран представляется перспективным использование частиц с модифицированной поверхностью, содержащей дополнительные атомы полисурьмяных кислот для улучшения сродства частиц к мембране. При реализации задач проекта научным коллективом планируется получить новые данные о способах синтеза нанокомпозиционных материалов, модифицированных неорганическими протонпроводящими соединениями, и представлениях о протонном транспорте».
Итогами научной работы учёных ЧелГУ может быть разработка новых и усовершенствование имеющихся способов получения ионообменных материалов (гибридных мембран), содержащих наночастицы неорганических веществ для работы в низкотемпературных топливных элементах.
Добавим, размер гранта РНФ 23-23-00140 на весь период реализации проекта (2 года) составит 3 млн рублей.
