Композитная катионообменная мембрана на основе подложки из поливинилденфторида, заполненной перфторированным сульфосодержащим полимером

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Композитная катионообменная мембрана изготовлена методом заполнения инертной изотропной подложки с трехмерной структурой из нановолокон перфторированным сульфированным полимером. Морфология поверхности и ее структура изучена методом растровой электронной микроскопии. В растворах NaCl определены толщина, обменная емкость, влагосодержание, объемные доли гелевой фазы, концентрационные зависимости удельной электропроводности, диффузионной проницаемости и чисел переноса противоиона мембран. Аналогичные характеристики получены для коммерческой армированной мембраны Nafion® N438. Показано, что разработанная мембрана демонстрирует более высокую селективность по сравнению с коммерческой мембраной. Кроме того, разработанная мембрана имеет низкое электрическое сопротивление, а ее изготовление требует меньшего количества перфторированного сульфированного полимера. Совокупность этих факторов свидетельствует о перспективности разработанной отечественной мембраны и ее потенциальной конкурентоспособности.

Об авторах

М. А. Пономарь

ФГБОУ ВО “Кубанский государственный университет”

Краснодар, 350040, Россия

М. В. Порожный

ФГБОУ ВО “Кубанский государственный университет”

Краснодар, 350040, Россия

В. В. Сарапулова

ФГБОУ ВО “Кубанский государственный университет”

Email: vsarapulova@gmail.com
Краснодар, 350040, Россия

Е. С. Коржова

ООО “Краснодарский компрессорный завод”

ст-ца Динская, Краснодарский край, 353204, Россия

Д. С. Лопатин

ООО “Краснодарский компрессорный завод”

ст-ца Динская, Краснодарский край, 353204, Россия

И. В. Ворошилов

ООО “Краснодарский компрессорный завод”

ст-ца Динская, Краснодарский край, 353204, Россия

Список литературы

  1. Filippov S.P., Yaroslavtsev A.B. // Russ. Chem. Rev. 2021. V. 90. № 6. P. 627–643.
  2. Sengupta S., Lyulin A.V. // J. Phys. Chem. B. 2019. V. 123. № 31. P. 6882–6891.
  3. Cognard G., Ozouf G., Beauger C., Dubau L., López-Haro M., Chatenet M., Maillard F. // Electrochim. Acta. 2017. V. 245. P. 993–1004.
  4. Yampolskii Y.P., Belov N.A., Alentiev A.Y. // Russ. Chem. Rev. 2019. V. 88. № 4. P. 387–405.
  5. Stenina I.A., Yaroslavtsev A.B. // Pure Appl. Chem. 2017. V. 89. № 8. P. 1185–1194.
  6. Vinothkannan M., Son B., Shanmugam S. // J. Mater. Chem. A. 2022. V. 10. № 16. P. 8975–8988.
  7. Baker A.M., Wang L., Johnson W.B., Prasad A.K., Advani S.G. // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. № 46. P. 26796–26802.
  8. Vinothkannan M., Kim A.R., Ryu S.K., Yoo D.J. // J. Memb. Sci. 2022. V. 649. P. 120393.
  9. Vinothkannan M., Kim A.R., Ramakrishnan S., Yu Y.-T., Yoo D.J. // Compos. Part B Eng. 2021. V. 215. P. 108828.
  10. Grot W. Fluorinated Ionomers. Waltham: Elsevier Inc., 2011. 312 p.
  11. Liu Y., Nguyen T., Kristian N., Yu Y., Wang X. // J. Memb. Sci. 2009. V. 330. № 1–2. P. 357–362.
  12. Wu B., Zhao M., Shi W., Liu W., Liu J., Xing D., Yao Y., Hou Z., Ming P., Gu J., Zou Z. // Int. J. Hydrogen Energy. 2014. V. 39. № 26. P. 14381–14390.
  13. Kusoglu A., Weber A.Z. // Chem. Rev. 2017. V. 117. № 3. P. 987–1104.
  14. Shi S., Weber A.Z., Kusoglu A. // J. Memb. Sci. 2016. V. 516. P. 123–134.
  15. Mukundan R., Baker A.M., Kusoglu A., Beattie P., Knights S., Weber A.Z., Borup R.L. // J. Electrochem. Soc. 2018. V. 165. № 6. P. F3085–F3093.
  16. Robert M., El Kaddouri A., Perrin J.-C., Leclerc S., Lottin O. // J. Electrochem. Soc. 2018. V. 165. № 6. P. F3209–F3216.
  17. Zhang X., Trieu D., Zheng D., Ji W., Qu H., Ding T., Qiu D., Qu D. // Ind. Eng. Chem. Res. 2021. V. 60. № 30. P. 11086–11094.
  18. Lin Q., Sun X., Chen X., Shi S. // Fuel Cells. 2019. V. 19. № 5. P. 530–538.
  19. Zhang H., Shen P.K. // Chem. Soc. Rev. 2012. V. 41. № 6. P. 2382.
  20. Dorenbos G., Morohoshi K. // Energy Environ. Sci. 2010. V. 3. № 9. P. 1326.
  21. Yildirim M.H., Stamatialis D., Wessling M. // J. Memb. Sci. 2008. V. 321. № 2. P. 364–372.
  22. Jagur-Grodzinski J. // Polym. Adv. Technol. 2007. V. 18. № 10. P. 785–799.
  23. Ji Y.-L., Lu H.-H., Gu B.-X., Ye R.-F., Zhou Y., An Q.-F., Gao C.-J. // Chem. Eng. J. 2021. V. 416. P. 129080.
  24. Mollá S., Compañ V., Gimenez E., Blazquez A., Urdanpilleta I. // Int. J. Hydrogen Energy. 2011. V. 36. № 16. P. 9886–9895.
  25. Saleem J., Gao P., Barford J., McKay G. // J. Mater. Chem. A. 2013. V. 1. № 45. P. 14335.
  26. Zhang C., Yue X., Luan J., Lu N., Mu Y., Zhang S., Wang G. // ACS Appl. Energy Mater. 2020. V. 3. № 7. P. 7180–7190.
  27. Hu H., Ding F., Ding H., Liu J., Xiao M., Meng Y., Sun L. // Adv. Compos. Hybrid Mater. 2020. V. 3. № 4. P. 498–507.
  28. Cha J.-E., Cho W.J., Hwang J., Seo D.-J., Choi Y.-W., Kim W.B. // Sci. Rep. 2022. V. 12. № 1. P. 14001.
  29. Miyake J., Watanabe T., Shintani H., Sugawara Y., Uchida M., Miyatake K. // ACS Mater. Au. 2021. V. 1. № 1. P. 81–88.
  30. Коржова Е.С., Лопатин Д.С., Баранов О.А., Ворошилов И.В. Пат. 231738 Протонообменная полимерная мембрана. Россия, 2024.
  31. Yesaswi C.S., Sreekanth P.S.R. // Mater. Today Proc. 2020. V. 27. P. 936–939.
  32. Березина Н.П., Тимофеев С.В., Ролле А.Л., Федорович Н.В., Дюран-Видаль С. // Электрохимия. 2002. Т. 38. № 8. С. 1009–1015.
  33. Gloukhovski R., Tsur Y., Freger V. // Fuel Cells. 2017. V. 17. № 1. P. 56–66.
  34. Berezina N.P., Kononenko N.A., Dyomina O.A., Gnusin N.P. // Adv. Colloid Interface Sci. 2008. V. 139. № 1–2. P. 3–28.
  35. Карпенко Л.В., Демина О.А., Дворкина Г.А., Паршиков С.Б., Ларше К., Оклер Б., Березина Н.П. // Электрохимия. 2001. Т. 37. № 3. С. 328–335.
  36. Pismenskaya N.D., Nevakshenova E.E., Nikonenko V. V. // Pet. Chem. 2018. V. 58. № 6. P. 465–473.
  37. Zabolotsky V.I., Nikonenko V.V. // J. Memb. Sci. 1993. V. 79. № 2–3. P. 181–198.
  38. Sarapulova V., Shkorkina I., Mareev S., Pismenskaya D., Kononenko N., Larchet C., Dammak L., Nikonenko V. // Membranes (Basel). 2019. V. 9. № 7. P. 84.
  39. Sarapulova V.V., Titorova V.D., Nikonenko V.V., Pismenskaya N.D. // Membr. Membr. Technol. 2019. V. 1. № 3. P. 168–182.
  40. Butylskii D., Moroz I., Tsygurina K., Mareev S. // Membranes (Basel). 2020. V. 10. № 3. P. 40.
  41. Sarapulova V., Pismenskaya N., Butylskii D., Titorova V., Wang Y., Xu T., Zhang Y., Nikonenko V. // Membranes (Basel). 2020. V. 10. № 8. P. 165.
  42. Larchet C., Auclair B., Nikonenko V. // Electrochim. Acta. 2004. V. 49. № 11. P. 1711–1717.
  43. Stenina I., Golubenko D., Nikonenko V., Yaroslavtsev A. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. № 15. P. 5517.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).