Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», Кафедры химического машиностроения (Бельгия) и Технологического университета Тшване (Южная Африка) разработали ионообменные мембраны на основе привитых сополимеров для производства электроэнергии в процессе обратного электродиализа (Reversed electrodialysis). Результаты работы опубликованы в ноябрьском номере международного журнала Journal of Power Sources.

Человечеству необходимо огромное количество энергии для обеспечения процессов жизнедеятельности и производства. Привычный способ генерации энергии, основанный на сжигании углеводородов, негативно влияет на экологическую обстановку, что заставляет искать альтернативные источники энергии.

Одним из перспективных источников энергии становится так называемый процесс обратного электродиализа. Он заключается в получении «зелёной» электроэнергии при смешении концентрированных и разбавленных растворов солей. Таким образом, например, можно непрерывно генерировать энергию в местах впадения рек в моря. Разработка материалов и совершенствование технологий получения «зеленой» электроэнергии является перспективным направлением в современной химической промышленности.

Коллектив ученых из России, Бельгии и Южной Африки разработал новые ионообменные мембраны, позволяющие повысить мощность генерации электроэнергии. Комментирует работу научный сотрудник Лаборатории ионики функциональных материалов ИОНХ РАН Даниил Голубенко: «В работе на лабораторной установке впервые протестировали ионообменные мембраны, полученные методом прививочной полимеризации под ультрафиолетовым излучением. Благодаря оптимальному соотношению проводимости и селективности привитых мембран, их использование позволяет увеличить мощность мембранно-электродных блоков до 2 Вт на 1 м² мембраны, что превосходит существующие коммерческие аналоги более чем в 2 раза».

Авторы планируют дополнительно усовершенствовать методику получения привитых мембран ‒ сделать её более экологичной, и оптимизировать структуру материала для иных источников «зелёной» электроэнергии, таких как топливные элементы и проточные батареи.

Работа поддержана грантом Российского научного фонда (№ 21-73-20229).

Источник: Golubenko, D. V, Bruggen, B. Van Der, Yaroslavtsev, A. B. (2021). Ion exchange membranes based on radiation-induced grafted functionalized polystyrene for high-performance reverse electrodialysis. V. 511, 230460. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2021.230460

Схема. Процесс обратного электродиализа (КОМ и АОМ ‒ катионообменная и анионообменная мембраны, соответственно)