Ученые из Японии создали новый тип твердого электролита на основе природных глинистых минералов, который может значительно улучшить характеристики топливных элементов. Разработанный материал сочетает высокую протонную проводимость с исключительной газонепроницаемостью для водорода. Ключевым преимуществом разработки является использование широко распространенной и недорогой монтмориллонитовой глины в качестве сырья. Это открывает перспективы для создания масштабируемых и экологичных энергетических решений.
Новый материал представляет собой гибкую мембрану из однослойных силикатных нанолистов. Его протонная проводимость достигает 2,3×10⁻³ См/см при 10°C и увеличивается до 8,7×10⁻³ См/см при 140°C в условиях 100% влажности, что превосходит показатели стандартных полимерных электролитов типа Nafion. Особенностью материала является сочетание двух важных свойств: эффективной проводимости протонов и способности блокировать проникновение газообразного водорода. Мембрана превосходит Nafion по газонепроницаемости в 100 раз, что повышает безопасность топливных элементов за счет предотвращения утечек.
Испытания демонстрируют эффективность материала в реальных условиях: при температуре 90°C достигнута плотность тока 1080 мА/см² и мощность 264 мВт/см². Важно, что топливный элемент сохраняет работоспособность в широком температурном диапазоне от -10°C до 140°C, что расширяет потенциальные области применения — от транспортных средств в холодном климате до промышленных систем с высокими тепловыми нагрузками. Использование доступных природных материалов и способность работать при умеренных температурах делают эту разработку перспективной для создания нового поколения энергоустановок.
А новая добавка исключает возгорание АКБ при ударах.
