Дослідження властивостей органо-неорганічних мембран для паливних елементів

Received: April 03, 2017
Accepted: April 03, 2017
Authors: 
І. Ю. Євчук, О. І. Демчина, Х. В. Демидова, Г. В. Романюк, З. М. Коваль

Відділення фізико-хімії горючих копалин
ІФОXВ ім. Л. М. Литвиненка НАН України,
Національний університет “Львівська політехніка”,
кафедра загальної хімії

Синтезовано гібридні органо-неорганічні мембрани на основі акрилових моно-
мерів, зокрема таких, що містять сульфогрупи. Синтез здійснили методом фотоініці-
йованої кополімеризації мономерів у присутності золь-гель системи тетраетоксисилан
(ТЕОС) – С2H5OH – Н2О. Морфологію одержаних наноструктурованих органо-неор-
ганічних матеріалів оцінено методом сканувальної електронної мікроскопії. Для по-
чаткової стадії процесу дифузії парів води досліджено сорбційні характеристики
мембран різного складу і за різних температур. Розраховано коефіцієнти дифузії парів
води у мембранах. Hybrid organic-inorganic membranes based on acrylic monomers including those with
sulfogroups were synthesized. Synthesis was conducted via photoinitiated copolymerization of
monomers in the presence of sol-gel system tetraethoxysilane (TEOS) – С2H5OH – Н2О.
Morphology of obtained nanostructured materials was evaluated by SEM. For the initial stage
of the process sorption characteristics of membranes of different composition were
investigated at different temperatures. Diffusion coefficients of water vapour into membrane
structure were calculated.

1. Mauritz K. A. Organic-inorganic hybrid materials: Perfluorinated ionomers as sol-gel polymerization
templates for inorganic alkoxides // Mater. Sci. Eng. – 1998. – Vol. – C 6 (2–3). – P. 121–133.
2. Hickner M. A., Ghassemi H., Kim Y. S. et al. Alternative Polymer Systems for Proton Exchange
Membranes (PEMs) // Chem. Rev. – 2004. – Vol. 104. – P. 4587–4612. 3. Laberty-Robert C., Valle K.,
Pereira F. et al. Design and properties of functional hybrid organic-inorganic membranes for fuel cells //
Chem. Soc. Rev. 2011, Vol.. 40, p. 961–1005. 4. Nagarale R. K., Shin Woonsup, Pramod K. Singh.
Progress in ionic organic-inorganic composite membranes for fuel cell applications // Polym. Chem. –
2010. – Vol. 1. – P. 388–408. 5. Ahmad H., Kamarudin S. K., Harsan U.A. et al. Overview of hybrid membranes
for direct-methanol for direct methanol fuel-cell applications// Intern. J. of Hydrogen Energy. –
2010. – Vol. 35. – P. 2160–2175. 6. Мамуня Є. П., Юрженко М. В., Лебедєв Є. В. та ін. Елект-
роактивні полімерні матеріали. – К., 2013. – 397 c. 7. Nunes S. P., Ruffmann B., Rikowski E. et al.
Inorganic modification of proton conductive polymer membranes for direct methanol fuel cells // J. of
Membrane Sci. – 2002. – Vol. 203. – P. 215–225. 8. Mamunya Ye. P., Shtompel V. I., Lebedev E. V. et al.
Structure and water sorption of polyurethane nanocomposites based on organic and inorganic components //
Europ. Polym. J. – 2004. – Vol. 40. – P. 2323–2331. 9. Kim D. S., Liu B., Guiver M. D. Influence of silica
content in sulfonated poly(arylene ether ether ketone ketone) (SPAEEKK) hybrid membranes on properties
for fuel cell application // Polymer. – 2006. – Vol. 47. – P. 7871–7880. 10. Mosa J., Duran A., Aparicio M.
Proton conducting sol–gel sulfonated membranes produced from 2-allylphenol, 3-glycidoxypropyl
trimethoxysilane and tetraethyl orthosilicate // Journal of Power Sources. – 2009. – Vol. 192. –
P. 138–143. 11. Gurtekin М., Kayaman-Apohan N., Kahraman M.V. et al. UV curable sulfonated hybrid
materials and their performance as proton exchange membranes // Reactive & Functional Polymers. –
2009. – Vol. 69.– P. 698–704.