Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Полімерна протонпровідна композиція для паливних елементів на основі полімеру і протонодонора, яка відрізняється тим, що як полімер містить дигліцидиловий ефір поліетиленгліколю (ДЕГ), як протонодонор фосфорвольфрамову гетерополікислоту (ФВК) і додатково кремнійвмісний компонент аеросил (А-175) за такого співвідношення компонентів (мас.ч.):

дигліцидиловий ефір поліетиленгліколю

97-99

фосфорвольфрамова гетерополікислота

1-3

вода

1-3

аеросил

1-5.

Текст

Реферат: Полімерна протонпровідна композиція для паливних елементів на основі полімеру і протонодонора. Вона як полімер містить дигліцидиловий ефір поліетиленгліколю (ДЕГ), як протонодонор фосфорвольфрамову гетерополікислоту (ФВК) і додатково кремнійвмісний компонент аеросил (А-175). UA 98409 U (12) UA 98409 U UA 98409 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до композиції високомолекулярних сполук з використанням органічних і неорганічних компонентів та призначена як протонпровідна мембрана для твердопаливних елементів, які використовуються як джерело енергопостачання. Відомо, що паливні елементи є альтернативними джерелами енергії, що характеризуються високим коефіцієнтом корисної дії та екологічною безпекою. Значна увага приділяється полімермембранним паливним елементам, які знаходять застосування як джерела енергії в пристроях різноманітного призначення. Відомі аліфатичні перфторовані протонпровідні полімерні матеріали, що містять у своєму складі як протонодонори сульфокислотні групи типу "Nafion" [1-2]. Межею їх експлуатації є 80-90 С. В той же час подальше підвищення ефективності полімерпровідних паливних елементів пов'язане саме з можливістю їх функціонування в області проміжних температур (100-200 С). Актуальним є створення протонпровідних полімерних матеріалів, здатних до експлуатації в даному температурному інтервалі в умовах підвищеної вологості. Відомі полімерні протонпровідні композиції, в яких кислотні групи введені в термостійкі ароматичні полімери або утворюють комплекси з основними полімерами, або введені як наповнювачі [1-2]. Дані полімерні протонпровідні матеріали були досліджені як протонпровідні мембрани і виявили достатньо хороші результати. Однак вони відзначаються складністю синтезу і їх протонна провідність нижча такої для "Nafion" при вологості 100 %. Найближчим аналогом корисної моделі є полімерна протонпровідна композиція, що містить -8 -5 кремнійвмісний полімер і протонодонор сульфокислоту, рівень провідності 10 -10 См/см. Але недоліком такого протонпровідного матеріалу є низький температурний інтервал експлуатації 20-80 °C [3]. Задачею корисної моделі є створення полімерної протонпровідної композиції для паливних елементів, що забезпечує більший температурний інтервал її експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що полімерна протонпровідна композиція для паливних елементів як полімер містить епоксидний полімер - дигліцидиловий ефір поліетиленгліколю (ДЕГ), як протонодонор - фосфорвольфрамову гетерополікислоту (ФВК) і додатково кремнійвмісний компонент аеросил (А-175) за такого співвідношення компонентів (мас.ч.): дигліцидиловий ефір поліетиленгліколю 97-99 фосфорвольфрамова гетерополікислота 1-3 вода 1-3 аеросил (А-175) 1-5. Склад запропонованої композиції був підібраний таким чином, щоб забезпечувався широкий температурний інтервал її експлуатації. Суть корисної моделі пояснюється такими прикладами. Полімерну протонпровідну композицію готували таким чином. Приклад В 99 мас.ч. дигліцидилового ефіру поліетиленгліколю (ДЕГ) вводять 1 мас.ч. аеросилу (А175), перемішують 3-4 хв. Фосфорвольфрамову гетерополікислоту (ФВК) (1 мас.ч.) змішують з 1 мас.ч. води протягом 3-4 хв. І вводять в суміш епоксидної смоли і аеросилу, перемішують 2-3 хв. Властивості незатвердненої композиції: вигляд - однорідна прозора суміш, живучість 10-90 хв., час затвердіння - 24 год. За (20±5) С + 3 год./80 °C. Приклади складів та значення електропровідності при постійному струмі затверднених полімерних протонпровідних композицій наведені в таблиці. Затверднений полімерний матеріал має такі фізико-механічні властивості - міцність на розрив 0,15-0,55 Мпа, подовження при розриві 11-28 %. Випробування на міцність при розриві проводили у відповідності до ГОСТ 11262-80. Іонну провідність отриманих полімерних композицій вимірювали за допомогою приладу Mastech MS 8050 при напрузі 1 В, та в температурному інтервалі від 28 С до 130 С. Розрахунки проводились за формулою: dc=d/(SRdс). де d - товщина зразка (см), dc - провідність при постійному струмі (См/см), S - площа зразка 2 (см ), Rdс - об'ємний опір при постійному струмі (Ом). Rdc=U/І 1 UA 98409 U Таблиця Залежність електропровідності dc (См/см) від складу і температури № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 ДЕГ 99 99 99 99 99 99 97 97 Залежність dc від температури, См/см ФВК Вода А-175 28 °C 50 °C 80 °C 100 °C -8 -8 -8 -7 1 1 1 1,710 2,110 2,510 2,810 -8 -8 -8 -7 1 1 3 2,1010 3,610 7,8010 1,610 -8 -8 -7 -7 1 1 5 1,9810 6,7910 2,8510 7,5810 -8 -8 -7 -7 1 3 1 3,1910 7,6110 3,6010 8,4410 -8 -8 -7 -7 1 3 3 1,5510 3,3210 2,2710 4,7110 -9 -9 -8 -8 1 3 5 4,1910 6,3910 3,1610 8,3410 -8 -8 -7 -7 3 3 0,5 1,5610 4,4110 2,1710 5,6210 -8 -8 -8 -7 33 1 1,4310 1,9410 6,9510 1,4710 125 °C -7 3,710 -7 4,710 -6 1,7810 -6 2,6310 -6 1,3010 -7 1,7410 -7 2,7110 -7 5,3610 130 °С -7 4,810 -7 5,610 -6 1,9710 -6 3,6610 -6 1,5310 -7 2,1710 -6 3,9710 -7 8,2910 За прототипом Залежність dc. від температури, См/см 20 °C -8 -11 10 -10 40 °C -7 -10 10 -10 60 °C -6 -9 10 -10 80 °C -5 -8 10 -10 5 10 15 20 25 Нами розроблено полімерну композицію як протонпровідний матеріал для паливних елементів з більш високим температурним інтервалом експлуатації (до 130 С) та більш дешеву в отриманні. Перелік посилань 1. А.П. Русанов, Д.Ю. Лихачев, К. Мюллен. Электролитические протонпроводящие мембраны на основе ароматических конденсационных полимеров // Успехи химии. - Т. 9. - № 71. - с. 863-876. 2. Высокотемпературные протонпроводящие мембраны на основе комплексов полимеркислота - А.Ю. Лейкин, Е.Г. Булычева, А.П. Русанов, Д.Ю. Лихачев / Высокомолекулярные соединения. 2006. - серия В. - Т. 48. - № 6. - с. 1031-1040. 3. Kyle F Lott, Braja D. Ghosh, Jason Е. Ritchie Understanding the Mtchanism of Ionic Conductivity in an Anhidridos Proton Conducting Electrolite / J. Tlectrochem / Soc. - 2006. - V. 11. - p. 2044 (прототип). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Полімерна протонпровідна композиція для паливних елементів на основі полімеру і протонодонора, яка відрізняється тим, що як полімер містить дигліцидиловий ефір поліетиленгліколю (ДЕГ), як протонодонор фосфорвольфрамову гетерополікислоту (ФВК) і додатково кремнійвмісний компонент аеросил (А-175) за такого співвідношення компонентів (мас. ч.): дигліцидиловий ефір 97-99 поліетиленгліколю фосфорвольфрамова 1-3 гетерополікислота вода 1-3 аеросил 1-5. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Lebediev Yevhen Viktorovych, Shandruk Maria Ivanivna, Zinchenko Olha Volodymyrivna

Автори російською

Лебедев Евгений Викторович, Шандрук Мария Ивановна, Зинченко Ольга Владимировна

МПК / Мітки

МПК: C08K 3/32, C08K 3/34, C08L 63/00

Мітки: паливних, композиція, елементів, полімерна, протонпровідна

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/4-98409-polimerna-protonprovidna-kompoziciya-dlya-palivnikh-elementiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Полімерна протонпровідна композиція для паливних елементів</a>

Подібні патенти