Введение 5
1 Топливные элементы с твердополимерным электролитом 9
1.1 Структура мембранно-электродного блока . . . . . . . . 10
1.2 Роль полимерной мембраны, характеристики мембран . 15
1.3 Типы полимерных мембран . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.3.1 Перфторированные сульфокислоты . . . . . . . . 17
1.3.2 Углеводородные сульфокислоты . . . . . . . . . . 19
1.4 Контроль баланса воды в МЭБ . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.5 Тепловой баланс, утилизация тепла . . . . . . . . . . . . 22
1.6 Деградационная устойчивость полимеров мембран ТЭ . 22
1.7 Композитные полимерные мембраны . . . . . . . . . . . . 25
1.7.1 Влияние примесей в реагентах на работу ТЭ . . . 25
1.7.2 Потенциальные преимущества от повышениятемпературы работы МЭБ . . . . . . . . . . . . . . 26
1.7.3 Возможности увеличения рабочей температурыМЭБ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.7.4 Концепция “самоувлажнения” Watanabe . . . . . . 27
1.7.5 Регуляторы присутствия воды . . . . . . . . . . . . 27
1.7.6 Твердые и жидкие протон-проводящие допанты . 29
1.8 Сопряжение мембраны и электродов . . . . . . . . . . . . 30
1.8.1 Дизайн активных слоев электродов . . . . . . . . . 30
1.8.2 Носители для каталитического материала . . . . . 33
1.8.3 Деградационная устойчивость катализаторов в АС 34
1.8.4 Газодиффузионные слои . . . . . . . . . . . . . . . 35
1.9 Сборка батарей и энергоустановок . . . . . . . . . . . . . 36
2 Топливные элементы с фосфорнокислым электролитом 41
2.1 Общая характеристика среднетемпературных ФКТЭ . . 41
2.2 Неорганическая матрица-сепаратор для ФК электролита 42
2.3 Проблемы ФКТЭ с неорганической матрицей . . . . . . . 44
2.4 Полимерная матрица-сепаратор для ФК электролита . . 48
2.4.1 Полибензимидазолы . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.4.2 Альтернативные полимерные матрицы . . . . . . . 51
2.4.3 Композитные полимерные матрицы . . . . . . . . 51
2.5 Структура электрода для ФКТЭ . . . . . . . . . . . . . . 52
2.6 Характеристики МЭБ с полимерной матрицей-сепаратором 54
2.7 Энергоустановки на основе ФКТЭ . . . . . . . . . . . . . 56
2.7.1 Энергоустановки PureCell разработки компанииUTC Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.7.2 Энергоустановки FP компании Fuji Electric . . . . 60
2.7.3 Текущий статус и перспективы развития ТЭ наоснове полимерной матрицы . . . . . . . . . . . . . 61
Литература 63