Что происходит в кофейной чашке? На первый взгляд всё более чем банально — просто вода смешивается с кофейным порошком, но чем дольше всматриваешься в этот процесс, тем сильнее задумываешься: «Что же всё-таки происходит в этой чашке?». В паре над чашкой летают миллионы молекул, которые придают ему уникальный аромат — пиразин, метилпропанал, ванилин и ещё с десяток других веществ. Аромат кофе рождается во время обжарки, когда горькая хлорогеновая кислота нагревается, высвобождаются все вышеперечисленные вещества. Смешивание кофе с молоком или сливками — процесс диффузии. Химия — наука, которая окружает нас повсеместно. Реакции, процессы — это происходит в нашей жизни постоянно. Химия — интереснейший предмет, которым хочется заниматься, чтобы понять, как устроен окружающий мир.
О новых проектах, о том, чем занимается современная химия, что беспокоит химика в настоящее время, рассказал доктор физико-математических наук, профессор Владимир Бурмистров.
— Каким Вы видите современного химика?
— Современный химик — скромный симпатичный человек, который полностью отдаётся своему делу. Химик — профессия настоящего и будущего. Развитие нанопроцессов, добыча природных ресурсов, состояние экологии, пищевые продукты, питьевая вода — сегодня ни один аспект жизнедеятельности человека не проходит без контроля и анализа специалистов, получивших профессию химик.
— Над чем же работают современные химики?
— Одной из проблем современного человечества является большая потребность в электрической энергии, которая увеличивается из года в год. В связи с этим всё больше обращают внимание на альтернативные и возобновляемые источники энергии (переработка биологических отходов, солнце, ветер, вода, геотермальные источники).
Актуальной стала и проблема аккумулирования энергии и её транспортировки с последующим использованием в портативных установках, удалённых от электростанций и линий электропередачи. Одним из универсальных решений является создание топливных элементов, в которых электрическую энергию получают окислением водорода кислородом воздуха. Топливные элементы представляют особый интерес для автотранспорта, беспилотных летательных аппаратов и др.
Основное внимание в последние годы уделяется разработке низкотемпературных водородно–воздушных топливных элементов на основе протонпроводящих мембран типа «Нафион». Однако у них есть серьёзные недостатки, которые не позволяют применять её широко на практике. Решить данную проблему можно с помощью гибридных мембран, сочетающих в себе преимущества полимерного и неорганического компонента. В настоящее время многие учёные работают по синтезу таких материалов и исследованию их физико-химических свойств.
— Как Вы думаете, когда мы сможем увидеть альтернативный источник энергии в широком использовании?
— Я думаю, что в ближайшие 10-20 лет. В США уже есть опытно-промышленные образцы, которые проходят испытания. В России лабораторный вариант водородного топливного элемента сделан в Институте проблем химической физики РАН.
— Мы знаем, что Вы, Владимир Александрович, тоже работаете над этим проектом.
— Фундаментальные работы по синтезу неорганических протонных проводников и исследованию их физико-химических свойств в нашем научном коллективе проводились достаточно давно. Первые работы были опубликованы ещё в 80 годы. В 1988 году в ЧелГУ совместно с Институтом электрохимии УрО АН СССР была создана вузовско-академическая лаборатория «Протонные твёрдые электролиты», в которой проводились исследования по данному направлению. Однако проблема создания водородного топливного элемента стала наиболее актуальной в последнее время в связи с развитием беспилотных летательных аппаратов, нуждающихся в лёгких и энергоёмких источниках электрической энергии.
В настоящее время у нас на химическом факультете силами аспирантов и студентов проводятся научные работы по разработке методов синтеза композитных мембран на основе полимера МФ-4СК и полисурьмяных кислот. Получены гибридные материалы, представляющие собой полимерную плёнку с наночастицами полисурьмяных кислот, обладающих протонпроводящими свойствами. Проводятся исследования их состава, структуры, термической устойчивости, электрофизических свойств и протонной проводимости.
Мы сотрудничаем с ведущими научными школами, занимающимися аналогичными исследованиями (Институт общей и неорганической химии РАН, Институт проблем химической физики РАН, Институт химии твёрдого тела и механохимии РАН, Институт химии твёрдого тела РАН, Институт высокотемпературной электрохимии РАН и т.д.). За последние 3 года по данной тематике было опубликовано более 30 научных работ, из них 8 — в журналах, входящих в индекс цитирования WOS.
— Какими ещё проектами занимается Ваш факультет?
— Сейчас на факультете реализуется ряд разнообразных проектов. Актуальным и практически значимым направлением является работа, проводимая доцентом, кандидатом химических наук Александром Бирюковым по исследованию коррозионно-электрохимического поведения сплавов в атмосфере и водных средах и созданию антикоррозионных покрытий. Большое внимание в этой работе уделяется изучению особенностей электрохимического поведения различных металлов и сплавов, электрохимическому синтезу. Антикоррозионные покрытия широко используются в промышленности, в том числе при добыче нефти.
Автор материала: Алина АНУФРИЕВА
Фото: Станислав Кикосов, архив ЧелГУ, открытые источники
