Учёные МФТИ совместно с коллегами из Томского политехнического университета и компании «Инэнерджи» разработали инновационную композитную протонообменную мембрану для водородной энергетики. В основе решения — принцип самоармирования: вместо добавления инородных элементов исследователи создали ионоактивный каркас, где нановолокна одновременно обеспечивают жёсткость конструкции и не препятствуют транспорту протонов. Новая мембрана лишь незначительно уступает по протонной проводимости (86 мСм·см⁻¹ при 80 °C и 100% влажности против 100 мСм·см⁻¹ у неармированных аналогов), но существенно превосходит их по механической прочности, размерной стабильности и безопасности — в частности, по сниженной проницаемости для водорода и устойчивости к разбуханию в воде.
Технология предполагает использование нанокомпозитных мембран на основе иономера Aquivion (перфторсульфоновый полимер) и электропрядёных нановолокон из сополимеров поливинилиденфторида с тетрафторэтиленом. После этапов электропрядения, пропитки, прессования и вакуумного отжига получается композитная структура, где волокна ПВДФ‑ТФЭ обеспечивают механическую прочность, а иономер Aquivion — протонную проводимость. Испытания в составе мембранно‑электродной сборки показали, что при плотности тока 1,2 А·см⁻² новая мембрана выдаёт мощность 534 мВт·см⁻², что сопоставимо с коммерческим аналогом Nafion 211 (571 мВт·см⁻²). Разработка открывает перспективы для создания долговечных топливных элементов, пригодных для работы в жёстких условиях, — в том числе в автомобильном транспорте, системах автономного энергоснабжения и резервных источниках питания для удалённых объектов, включая Арктическую зону РФ.
