close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2336604

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 336 604
(13)
C1
(51) МПК
H01M 4/94
B01D 71/62
C08L 79/00
B01D 71/06
H01M 2/14
(2006.01)
(2006.01)
(2006.01)
(2006.01)
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2007106311/04, 21.02.2007
(72) Автор(ы):
Ильина Анна Александровна (RU),
Пинус Иль Юрьевич (RU),
Ярославцев Андрей Борисович (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
21.02.2007
(45) Опубликовано: 20.10.2008 Бюл. № 29
гидратированным
оксидом
циркони ,
или
гидратированным оксидом кремни . Затем
провод т допирование этих пленок ортофосфорной
кислотой. Протонна проводимость полимерных
мембран при комнатной температуре достигает
10 -3 См/см и возрастает до 10 -1 См/см при
температуре 160°С.
R U
2 3 3 6 6 0 4
(57) Реферат:
Изобретение относитс к технологии получени протонпровод щих полимерных мембран и может
быть использовано в водородной энергетике и при
производстве
твердополимерных
топливных
элементов. Способ получени мембран включает
модификацию пленок из полибензимидазолов
гидратированным кислым фосфатом циркони , или
Страница: 1
RU
C 1
C 1
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТОНПРОВОДЯЩИХ ПОЛИМЕРНЫХ МЕМБРАН
2 3 3 6 6 0 4
Адрес дл переписки:
119034, Москва, ул. Пречистенка, 18, ООО "НИК
"НЭП", пат.пов. Н.Д.Кольцовой
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2279906 C1, 20.07.2006. RU 2284214
C1, 27.09.2006. US 2006286425 A, 21.12.2006.
WO 2006129694 A1, 07.12.2006. KR 20040036396
A, 30.04.2004.
(73) Патентообладатель(и):
Общество с ограниченной ответственностью
"Национальна инновационна компани "Новые
энергетические проекты" (RU)
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 336 604
(13)
C1
(51) Int. Cl.
H01M 4/94
B01D 71/62
C08L 79/00
B01D 71/06
H01M 2/14
(2006.01)
(2006.01)
(2006.01)
(2006.01)
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2007106311/04, 21.02.2007
(72) Inventor(s):
Il'ina Anna Aleksandrovna (RU),
Pinus Il'ja Jur'evich (RU),
Jaroslavtsev Andrej Borisovich (RU)
(24) Effective date for property rights: 21.02.2007
(45) Date of publication: 20.10.2008 Bull. 29
zirconium oxide, or hydrated silicon oxide. Then
doping of these films with orthophosphoric acid
is
performed.
Proton-conductivity
of
polymer
membranes reaches 10 -3 m/cm at room temperature,
and increases to 10 -1 m/cm at temperature 160°C.
EFFECT: elaboration of method of producing
polymer membranes with higher proton-conductivity.
5 ex
R U
2 3 3 6 6 0 4
C 1
C 1
(57) Abstract:
FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to technology of
producing proton-conducting polymer membranes and
can be used in hydrogen power engineering and in
production of hard-polymer fuel elements. Method
of producing membranes includes modification of
films from polybenzimidazols by hydrated acid
Страница: 2
EN
2 3 3 6 6 0 4
(54) METHOD OF PRODUCING PROTON-CONDUCTING POLYMER MEMBRANES
R U
(73) Proprietor(s):
Obshchestvo s ogranichennoj otvetstvennost'ju
"Natsional'naja innovatsionnaja kompanija
"Novye ehnergeticheskie proekty" (RU)
Mail address:
119034, Moskva, ul. Prechistenka, 18, OOO
"NIK "NEhP", pat.pov. N.D.Kol'tsovoj
RU 2 336 604 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к водородной энергетике и топливным элементам, в частности к
способам получени протонпровод щих полимерных мембран, используемых в
твердополимерных топливных элементах.
Известны способы получени перфторированных мембран типа «Nafion», «Flemion» на
основе сополимеров тетрафторэтилена с перфторированными виниловыми эфирами [1, 2,
3]. Недостатками вышеупом нутых способов вл етс получение мембран с высокой
стоимостью, необходимость поддержани высокой влажности дл работы в топливном
элементе, а также их склонность к деструкции при температурах выше 100°С.
Известно также, что высокой ионной проводимостью обладает мелкодисперсный
гидратированный кислый фосфат циркони [4, 5] и гидратированный оксид циркони [6, 7].
Наиболее близким аналогом вл етс способ получени полимерных протонпровод щих
мембран на основе полибензимидазолов с гетерополикислотой и с последующей
обработкой ортофосфорной кислотой [8]. Однако недостатками данного способа вл етс сравнительно низка проводимость, вымывание ортофосфорной кислоты при высокой
влажности и уменьшение ионной проводимости.
Цель предлагаемого изобретени заключаетс в улучшении протонной проводимости
мембран на основе полибензимидазолов (ПБИ) и в повышении стабильности этого
свойства во влажной атмосфере.
Поставленна цель достигаетс разработкой полимерных мембран на основе
полибензимидазолов и модификацией их кислым фосфатом циркони , либо
гидратированным оксидом циркони , либо оксидом кремни с последующим допированием
полученных композитов ортофосфорной кислотой.
Способ включает модификацию пленок из полибензимидазолов кислым фосфатом
циркони , либо гидратированным оксидом циркони , либо гидратированным оксидом
кремни и допирование этих пленок ортофосфорной кислотой. Протонна проводимость
полимерных мембран при комнатной температуре достигает 10 -3 См/см и возрастает до
10 -1 См/см при температуре 160°С.
Внедрение кислого фосфата циркони в полимерную матрицу полибензимидазола
осуществл ли чередованием обработки исходной мембраны ортофосфорной кислотой и
последующей обработки мембраны в растворах пропоксида циркони либо оксохлорида
циркони . Внедрение гидратированного оксида циркони осуществл ли гидролизом
оксохлорида циркони гидроксидом натри внутри матрицы мембраны либо гидролизом
пропоксида циркони водой внутри матрицы мембраны. Внедрение оксида кремни осуществл ли гидролизом тетраэтоксисилана (ТЭОС) водой внутри матрицы мембраны.
Предлагаемый способ получени протонпровод щих мембран обладает следующими
преимуществами:
- простотой технологии получени композиционных пленок
- разработанные мембраны характеризуютс высокой термостабильностью
- полученные композиционные мембраны обладают высокой ионной проводимостью при
низкой влажности и температурах до 160°С
- существенно меньшим вымыванием ортофосфорной кислоты при выдерживании
мембраны во влажной атмосфере. Проводимость мембраны, допированной только
ортофосфорной кислотой, уменьшаетс на 2 пор дка после выдерживани во влажной
атмосфере. Проводимость образцов, допированных кислым фосфатом циркони , либо
гидратированным оксидом циркони , либо гидратированным оксидом кремни ,
уменьшаетс в 1,5-2 раза после выдерживани во влажной атмосфере.
Способ получени протонпровод щих мембран иллюстрируетс следующими
примерами.
Пример 1. Образец мембраны ПБИ кондиционировали в концентрированной
ортофосфорной кислоте при 80°С. Затем мембрану обрабатывали в 40% растворе
пропоксида циркони в пропаноле-1 при 100°С. Далее мембрану обрабатывали в
концентрированной ортофосфорной кислоте при 80°С. Повтор ли цикл обработки
Страница: 3
DE
RU 2 336 604 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
пропоксидом циркони и ортофосфорной кислотой. Дл наиболее полной кристаллизации
кислого фосфата циркони мембрану подвергали термообработке при 150°С и
последующей обработке в ортофосфорной кислоте при комнатной температуре.
Проводимость измер ли с помощью импедансной спектроскопии двухэлектродным
методом. Проводимость полученной композиционной мембраны достигает (1.5-5)Ч10 -2
См/см при 160°С.
Пример 2. Образец мембраны ПБИ кондиционировали в концентрированной
ортофосфорной кислоте при 80°С. Затем мембрану обрабатывали в концентрированном
растворе оксохлорида циркони при 100°С. Далее мембрану обрабатывали в
концентрированной ортофосфорной кислоте при 80°С. Повтор ли цикл обработки
оксохлоридом циркони и ортофосфорной кислотой. Дл наиболее полной кристаллизации
кислого фосфата циркони мембрану подвергали термообработке при 150°С и
последующей обработке в ортофосфорной кислоте при комнатной температуре.
Проводимость измер ли с помощью импедансной спектроскопии двухэлектродным
методом. Проводимость полученной композиционной мембраны достигает (1,5-5)10 -2
См/см при 160°С.
Пример 3. Образец мембраны ПБИ обрабатывали в концентрированном растворе
оксохлорида циркони при 90°С. Далее проводили гидролиз 0,2 М раствором гидроксида
натри . Повтор ли цикл обработки оксохлоридом циркони и гидроксидом натри . Затем
обрабатывали мембрану при комнатной температуре концентрированной ортофосфорной
кислотой. Проводимость измер ли импедансной спектроскопией двухэлектродным
методом. Проводимость полученной композиционной мембраны достигает от 2Ч10 -2 до 10 -1
См/см при 160°С.
Пример 4. Образец мембраны ПБИ обрабатывали в 40% растворе пропоксида циркони в пропаноле-1 при 100°С. Далее проводили гидролиз кип чением в воде. Затем сушили
мембрану при 150°С. После этого обрабатывали мембрану при комнатной температуре
концентрированной ортофосфорной кислотой. Проводимость измер ли импедансной
спектроскопией двухэлектродным методом. Проводимость полученной композиционной
мембраны достигает от 2Ч10 -2 до 10 -1 См/см при 160°С.
Пример 5. Образец мембраны ПБИ обрабатывали в ТЭОС при 165°С. Далее проводили
гидролиз кип чением в воде. Затем сушили мембрану при 150°С. После этого
обрабатывали мембрану при комнатной температуре концентрированной ортофосфорной
кислотой. Проводимость измер ли импедансной спектроскопией двухэлектродным
методом. Проводимость полученной композиционной мембраны достигает (3-8)10 -2 См/см
при 160°С.
Список литературы
1. Grot W.G. Macromol. Symp., 1994, 82161.
2. US Patent 3718627. 1973.
3. US Patent 4433082. 1984.
4. Ярославцев А.Б., Миракь н А.Л., Чуваев В.Ф., Соколова Л.Н. // Журн. неорг. хим.
1997.Т 42.№6 с.900.
5. A.Clearfield // Chem. Rev. 88 (1988) 125.
6. Тарнопольский В.А., Алиев А.Д., Новикова С.А., Ярославцев А.Б. // Журн. неорг.
хим. 2002. т.47. №11. с 1763
7. G. Alberti // Inorganic Ion Exchange Membranes. 7.1.1976.
8. Патент РФ RU 2279906 С1.
Формула изобретени Способ получени протонпровод щей полимерной мембраны на основе
полибензимидазолов путем допировани кислотой пленок из полибензимидазолов,
отличающийс тем, что перед допированием полибензимидазолов фосфорной кислотой
осуществл ют допирование полибензимидазолов либо кислым фосфатом циркони , либо
Страница: 4
CL
RU 2 336 604 C1
гидратированным оксидом циркони , либо гидратированным оксидом кремни .
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
67 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа