Создание новых протон- и анионпроводящих мембранных материалов для водородной энергетики и решения экологических задач

Название НИОКТР	Создание новых протон- и анионпроводящих мембранных материалов для водородной энергетики и решения экологических задач
Аннотация	Большая часть антропогенных выбросов диоксида углерода, которые считают причиной глобального потепления, связана с производством энергии, в том числе и для транспортных средств. Это определяет тенденцию к развитию возобновляемой энергетики. Повышенное внимание к водородной энергетике обусловлено возможностью ее использования для автономного энергоснабжения, обеспечения работы транспортных средств и в качестве накопителей энергии, без которых невозможно обеспечить постоянное энергоснабжение за счет энергии солнца, ветра. Электролиз воды с использованием возобновляемых источников энергии является самым экологически чистым методом получения водорода. Программа развития водородной энергетики в России направлена как на производство водорода, так и разработку высокоэффективных устройств, предназначенных для выработки электроэнергии из водорода, – топливных элементов (ТЭ). В этом направлении в настоящий момент активно работает целый ряд ведущих российских компаний. Наиболее распространенными являются ТЭ на основе полимерных протонпроводящих мембран, огромное внимание уделяется и ТЭ на анионообменных мембранах. Не менее важной экологической проблемой является дефицит пресной воды. Использование метода электродиализа позволяет получать питьевую воду из морской без дополнительной многоступенчатой подготовки последней, как в случае обратного осмоса; а также выделять ценные компоненты из сточных вод производств и сельского хозяйства с последующим их повторным использованием. Решение экологических задач невозможно и без внедрения сенсорных технологий. Но для реализации перечисленных технологий необходимы ионообменные мембраны, производство которых в России испытывает значительные трудности. Все это делает актуальным проведение исследований по созданию новых ионообменных мембран с улучшенными характеристиками. Проект направлен на разработку новых типов катионо- и анионообменных мембран и на решение комплексных проблем, связанных с созданием новых производственных технологий для выработки, сохранения и передачи энергии на основе возобновляемых ресурсов, а также на снижение антропогенных нагрузок на окружающую среду и переход к более эффективному использованию природных ресурсов. Планируется разработать подходы для получения мембранных материалов с улучшенными транспортными и физико-химическими характеристиками. Основными подходами для получения таких материалов будут разработанные авторами данного проекта методы радиационно-индуцированной прививочной полимеризации и заполнения пор, которые предполагают использование сплошных или высокопористых полимерных пленок, в которые можно внедрить новый мономер с прививкой на макромолекулы исходной облученной пленки или путем его полимеризации в пористых участках полимерной мембраны. В качестве основы для ионообенных мембран на основе пористых пленок будут использоваться разрабатываемые в Томском политехническом университете нетканые мембраны, сформированные из ультратонких волокон фторированных полиолефинов методом электроформования, которые характеризуются высокими прочностью и пористостью. Основным материалом основы выбраны фторполимеры, обладающие уникальным сочетанием высокой химической и термостойкости. Внедряемый мономер может сразу содержать функциональные группы или возможно их формирование в готовой пленке. Для интенсификации транспортных свойств коммерческих мембран будут использованы развиваемые в нашей лаборатории подходы по модификации их поверхности или объема. Будут также использованы и подходы по созданию мембран, в матрице которых сформированы металл-полимерных каналы для высокоселективного транспорта ионов. Наиболее перспективные образцы будут проходить апробацию в топливных элементах электродиализных системах для водоочистки и разделения ценных компонентов, а также в мультисенсорных системах типа «искусственный язык».
Доступ к ОКОГУ исполнителя	False
Количество связанных РИД	0
Количество завершенных ИКРБС	0
Сумма бюджета	60000.0
Дата начала	2025-05-22
Дата окончания	2028-12-31
Номер контракта	25-63-00033
Дата контракта	2025-05-22
Количество отчетов	4
УДК	678.01 544.23.02/.03 544.25.02/.03
Количество просмотров	7
Руководитель работы	Ярославцев Андрей Борисович
Руководитель организации	Иванов Владимир Константинович
Исполнитель	ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ИМ. Н.С. КУРНАКОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
Заказчик	Российский научный фонд
Федеральная программа	—
Госпрограмма	—
Основание НИОКТР	Грант
Последний статус	2025-06-30 07:20:34 UTC, 2025-06-30 07:20:34 UTC
ОКПД	Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области химических наук
Отраслевой сегмент	—
Минздрав	—
Межгосударственная целевая программа	—
Ключевые слова	селективность; модификация; водоочистка; топливный элемент; полибензимидазолы; ионообменные мембраны; протонная проводимость; электроспининг; заполнение пор; прививка
Соисполнители	ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Типы НИОКТР	Фундаментальное исследование
Приоритетные направления	—
Критические технологии	—
Рубрикатор	31.25.15 - Структура и свойства природных и синтетических высокомолекулярных соединений
OECD	—
OESR	Материаловедение
Приоритеты научно-технического развития	б) переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения;
Регистрационные номера	—