Проект предполагает проведение поиска и исследований способов увеличения стабильности, химической устойчивости протонпроводящего полимера типа Nafion в электродах со смешанной проводимостью в электрохимических устройствах, таких как топливные элементы, электролизеры, электрохимические сенсоры и пр.

В основу увеличения химической и электрокоррозионной стабильности протонпроводящего полимера типа Nafion будет положен прием его поверхностной стабилизации малослойным графеном в результате формирования тонкого слоя Nafion на поверхности графеновых листов и образования химических связей между поверхностными атомами этих двух материалов. В результате образования такого рода материала энергия системы понижается и увеличивается ее стабильность. Наши предварительные данные по оценке термической стабильность таких материалов показали наличие ярко выраженного эффекта термической стабилизации.

Научна значимость решения проблемы долговременного стабильного функционирования электрохимических устройств весьма высока, поскольку долгосрочность систем электрохимического преобразования энергии является одним из критических факторов, которые определяют их конкурентоспособность и возможность коммерциализации. Увеличение срока безотказной службы без существенного снижения технических характеристик одна из актуальных проблем развития этих устройств.

Исследования процессов деградации и разработка путей ее предотвращения, создание новых материалов с повышенной стабильностью для увеличения срока работы устройств на высоком уровне характеристик и снижения их цены является актуальным направлением электрохимической энергетики.

Научная новизна предлагаемых решений состоит в следующем.

Впервые будет использован прием использования поверхностной стабилизации и создание поверхностно-стабилизированных материалов для увеличения химической и электрокоррозионной стабильности. Прием основан на создании на поверхности графеновых листов тонкого слоя полимера типа Nafion (Nafion/G), закрепленного благодаря силам адсорбции и образованию химических связей между отдельными атомами графена и поверхностью полимера.

Впервые будет исследована устойчивость такого рода материалов к радикальным атакам (типа OH·), и электрохимическая стабильность в различных условиях.

Впервые будет исследован протонный транспорт в поверхностно-стабилизированных материалах типа Nafion/G.