нафион1. Нафион майраслов и Никитеев История создания нафиона
 Скачать 0.76 Mb.
|
|
НАФИОН Майраслов и Никитеев История создания нафиона
Нафион это торговое название сульфированного тетрафторэтилена прикрепленного к основанию из фторированных сополимеров. Получен этот полимер был в 1960-х немецким химиком Волтером Гротом, который с 1956 г. Работал в дюпон. Это первый из класса синтетических полимеров с ионными свойствами, которые называются иономерами. Как это часто бывает, химики из Дюпон хотели улучшить свойства перфторированных эластомеров. Предполагалось, что введение ионной группы приведет к улучшению механических свойств, особенно устойчивости к ползучести. Вместо этого присутствие ионной группы оказало неблагоприятное влияние на большинство полезных свойств, такие как диэлектрическая проницаемость, низкий коэф. Трения, а так же антипригарное и гидрофобное поведение. В этот момент, для того чтобы увидеть коммерческое использование созданного полимера требовалось поистине нестандартное мышление. Синтез нафиона Молекулярная масса и физ. свойства Приготовление мембраны
Сочетание стабильной основной цепи ПТФЭ с кислыми сульфоактивными группами дает Нафиону свои характеристики:
Соединительные каналы Ионные кластеры = сульфокислота + вода + противоион Структура полимера является темой постоянных исследований. Гирке была предложена кластерная модель. Полимер представляет собой сеть взаимосвязанных кластеров. Размер кластера зависит от степени гидратации. Межкластерные каналы контролируют транспортные свойства полимера. Так же Хаубольд предложил плоскую сэндвич подобную структуру. Так же есть модель трубы. Применение
Очень широкое распространение полимер получил в качестве мембраны в производстве хлора и щелочи. Благодаря способности переносить протоны его еще можно использовать в топливных элементах. В частности разработны сенсоры кислорода работающие при комнатной температуре. Например в производстве хлора применение мембран позволило отказаться от производства связанного со ртутью и асбестом, что свело на нет отрицательное влияние данного производства для окр. среды. Что показательно, так это то что данные производства получили распространения в Японии, где много людей погибло от ртутных выбросов хлор-щелочного производства. Применение в топливных элементах
Топливный элемент представляет собой устройтво, которое непосредственно превращает энергию химических связей в электрическую. Например когда мы сжигаем уголь, то надо нагреть воду, паром крутить турбину, турбиной крутить электрогенератор, при этом постоянно происходят тепловые и механические потери. А в топливном элементе весь процесс происходит в одну стадию с теоретическим кпд от 80 до 97%. Но на практике получены только с КПД 40%, что уже выше чем у тепловых машин. В топливных элементах требуется высокая протонная проводимость. Низкая электропроводимоть. Низкая газопроницаемость помогает избежать утечек водорода. Существует несколько типов топливных элементов в зависимости от электролита. Топливные элементы на основе полимерной мембраны хороши тем, что работают при 60-120 С. Другие типы топливных элементов работают при температуре 150-200, а то и вообще от 650 градусов. Низкая газопроницаемость помогает избежать утечек водорода. Недостатком топливных элементов является стоимость самой полимерной мембраны, а так же стоимость платиновых ктализаторов, которые к тому же отравляются СО содержащимся в водороде. На данный момент водородные топливные элементы не рентабельны из-за стоимости водорода. Так же существуют топливные элементы работающие на метаноле или этаноле, но это уже другая история. Масштабы производства и основные производители Список источников
|