На главную Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
Вход | Регистрация | Карта сайта | English
| Расширенный поиск

 
Разработки Института в промышленности
Версия для печати | Главная > Разработки > Новые материалы > Перфторированные мембранные сополимеры для топливных элементов

Технология получения перфторированных мембранных сополимеров типа «Нафион» для топливных элементов


 

Технология получения протонпроводящего сополимерного мембранного материала методом водно-эмульсионной радикальной сополимеризации тетрафторэтилена с сульфосодержащим перфторвинилалкиловым эфиром (ПФВЭ) – реальная альтернатива процессу получения того же сополимера в растворном режиме во фреонах.

 
Описание технологии
Новая российская технология получения перфторированных сополимеров для мембранных материалов типа “Нафион” основана на водно-эмульсионной сополимеризации тетрафторэтилена (ТФЭ) с сульфосодержащим мономером.

Принципиальная схема процесса получения ионообменных мембран


Преимущества новой технологии
(по сравнению с технологией в растворе фреонов)
- Высокая степень конверсии сульфомономера не ниже 80-90 %.
- Возможность регулирования эквивалентной массы сополимера в пределах 900–1100.
- Снижение стоимости мембранного сополимера в 2 раза за счёт увеличения степени конверсии   сульфомономера более чем в 3 раза и замены дорогостоящих фреонов водой.
- Экологичность, пожаро- и взрывобезопасность процесса.
 
Область применения
Перфторированные протонопроводящие полимерные мембраны (ПППМ) применяют в качестве твердых полимерных электролитов в низкотемпературных ТЭ различного типа (для наземного и подводного транспорта, летательных аппаратов, автономных энергоустановок), отличающихся бесшумностью, отсутствием выхлопов, загрязняющих окружающее пространство.
 
Технические характеристики мембранного материала
Обменная емкость, мг-экв/г 0,91–1,11
Показатель текучести расплава в сульфофторидной форме
(Р=21,2 Н, Т=270 °С), г/10 мин
5–50
Протонная проводимость при 20 °С, См/см 0,08–0,10
Механические характеристики (сульфокислотная форма, ЭМ=1075):
Предел прочности на растяжение, МПа 14,5–17,5
Модуль упругости, МПа 125–135
Относительное удлинение при разрыве, % 75–95
 
Уровень разработки
Cоздана опытная установка по наработке перфторированных сополимеров на опытном заводе ФГУП «Российский научный центр «Прикладная химия» (г. Санкт-Петербург).
 
Предложения по сотрудничеству
Продажа лицензии на технологию получения сополимеров.
Поиск заказчиков мембранных материалов.
 
Контакты
С.-Петербургский филиал Института катализа СО РАН
Чл.-корр. РАН Иванчев Сергей Степанович
Тел.: (812) 328-45-11 , 323-85-13,
Факс (812) 233-00-02
E-mail: ivanchev@sm2270.spb.edu

Основные публикации по разработке
1. С.С.Иванчев, С.В.Мякин. Полимерные мембраны для топливных элементов: получение, структура, модификация, свойства (обзор). // Успехи химии, 2010, 79, №2, с.117-134.

2. Член-корреспондент РАН Иванчев С.С., Лихоманов В.С., Примаченко О.Н., Хайкин С.Я., Барабанов В.Г., Меньшикова А.Ю.,.Шевченко Н.Н. Особенности сополимеризации тетрафторэтилена с перфтор(3,6-диокса-4-метил-7-октен)сульфонилфторидом в водно-эмульсионной системе. // Доклады Академии наук, 2011, 437, №3, С.344-346.

3. Иванчев С.С., Лихоманов В.С., Примаченко О.Н., Хайкин С.Я., Барабанов В.Г., Корнилов В.В., Одиноков А.С., Кульвелис Ю.В., Лебедев В.Т., Трунов В.А. Научные основы новой технологии получения перфторированного полимерного электролита для топливных элементов. // Мембраны и мембранные технологии, 2012, 2, №1,
С.3-12.

4. Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen. Systems-11, Yalta, Crimea, Ukraine, June 24-30, 2010. The NATO Science for Peace and Security Programme. // Ed. By S.Yu.Zaginaichenko, D.V.Schur, V.V.Skorokhod, A.Veziroglu, B.Ibrahimoglu. Springer Science+Business Media B.V. 2011. Chapter 21 S.S.Ivanchev, S.V.Myakin. Polymer Membranes for Fuel Cells: Achievements and Problems. P.245-267.

Патенты:

1. С.С.Иванчев, В.С.Мисин, В.Н.Павлюченко, О.Н.Примаченко, Л.Ф.Соколов, В.П.Тюльманков, С.Я.Хайкин. Способ получения перфторированного сополимера, содержащего функциональные группы. Патент РФ №2348649 С1, опубл.10.03.2009, Бюл.№7.

2. С.С.Иванчев, В.Г.Барабанов, А.С.Одиноков, О.Н.Примаченко, С.Я.Хайкин, В.С.Лихоманов, В.П.Тюльманков. Способ получения перфторированного функционализированного сополимера методом эмульсионной сополимеризации Патент РФ №2454431, 2012, Бюл.№18.

3. С.С.Иванчев, В.Г.Барабанов, О.Н.Примаченко, С.Я.Хайкин, В.С.Лихоманов, В.С.Мисин. Способ получения перфторированного сополимера перфторэтилена, содержащего сульфонилфторидные функциональные группы. Патент РФ №2450023 С1 опубл.16.05.2012.

4. Иванчев С.С., Примаченко О.Н., Хайкин С.Я., Лихоманов В.С., Барабанов В.Г., Одиноков А.С. Способ получения сополимера тетрафторэтилена с 2-фторсульфонилперфторэтилвиниловым эфиром — прекурсора протонопроводящих мембран с улучшенными эксплуатационными свойствами методом эмульсионной сополимеризации. // Патент РФ №2545182, приоритет от 06.09.2013, опубл. 27.03.2015.


Copyright © catalysis.ru 2005-2016