Исследование кинетики процесса гидратации протон-обменных мембран

Полимерные протон-обменные мембраны являются важной составляющей различных электрохимических устройств. Такие мембраны используются в электролизерах, сенсорах, системах очистки воды и при синтезе сложных химических соединений. Однако наибольшее распространение протон-обменные мембраны получили в качестве разделительного электролита в водород-воздушных топливных элементах (ВВТЭ), которые напрямую преобразуют химическую энергию системы водород-кислород в электрическую, минуя процессы горения. Для создания эффективных ВВТЭ генераторов необходимо, чтобы протон-обменная мембрана обладала рядом функциональных свойств, в том числе высокой кинетикой гидратации (сорбции воды) при различной влажности окружающей среды. Исследование кинетических процессов сорбции воды протон-обменными мембранами посвящено много работ, однако эти исследования в основном проводились на перфторированных сульфополимерах типа Nafion путем измерения зависимости прироста массы образца в процессе гидратации мембраны. Исследований эволюции протонной проводимости, которая определяет функциональные особенности ВВТЭ, для такого типа процессов не проводилось. В данной работе, используя метод импедансной спектроскопии, было изучено изменение протонной проводимости в процессе гидратации мембраны при различных величинах влажности окружающей атмосферы. При этом такие измерения были проведены как на коммерческой мембране Nafion 211, так и на бесфторной полинафтоиленимидной мембране. Данная мембрана является полностью отечественной разработкой и была изготовлена в ИНЭОС РАН в 2022 году.