Реферат: Статья посвящена созданию и исследованию свойств среднетемпературных высокопроводящих композиционных протонных электролитов нового типа при введении добавки наноалмаза (НА) к дигидрофосфату цезия. Рассмотрены данные изменения структурных свойств соли в композите, морфологии, механической прочности и протонной проводимости в зависимости от состава (1-х)CsH2PO4-xНА (где х = 0-0.98 - молярная доля НА). Методом ИК-спектроскопии получена ценная информация, объясняющая механизм образования нанокомпозитов, обусловленный частичным связыванием протонов соли с ОН-группами наноалмаза, в результате чего организуется более слабая система водородных связей соли. Показано, что химическое взаимодействие между компонентами в композитах отсутствует, и структура CsH2PO4 (P21/m) сохраняется при диспергировании и частичной аморфизации соли с увеличением доли НА. Композиты характеризуются равномерным распределением частиц. Введение небольших концентраций НА приводит к стабилизации размера частиц соли (250±20 нм) в нанокомпозитах как результат межфазного поверхностного взаимодействия компонентов. По изменению энтальпии суперионного фазового перехода и по данным рентгенофазового анализа проведена оценка содержания аморфной фазы в композитах, которое существенно увеличивается с ростом молярной доли НА, достигая 50 % при х = 0.8. Наблюдается значительное повышение протонной проводимости низкотемпературной фазы CsH2PO4 до 3.5 порядков величины с максимумом при x = 0.9 и снижение при x > 0.95 вследствие эффекта перколяции “проводник - изолятор”. Суперионная проводимость композитов не изменяется вплоть до х = 0.7 (11.7 об. % НА) и остается близкой к исходной соли CsH2PO4 (~10-2 См/см). Оценка прочностных характеристик нанокомпозитов методом Виккерса показала, что вследствие высокой твердости наноалмазов микротвердость композитов существенно превосходят исходный CsH2PO4 даже при небольшом содержании добавок НА (х = 0.3, что соответствует 2.64 об. %). Исследуемые композиционные электролиты обладают высокой протонной проводимостью, химической стабильностью и механической прочностью, необходимой для среднетемпературных протонных мембран топливных элементов нового типа.

Библиографическая ссылка: Пономарева В.Г. , Багрянцева И.Н. , Шутова Е.С.
Новые среднетемпературные нанокомпозиционные электролиты на основе дигидрофосфата цезия: сравнение протонной проводимости и структурных, морфологических, механических характеристик
Химия в интересах устойчивого развития. 2024. Т.32. №5. С.655-664. DOI: 10.15372/KhUR2024598 РИНЦ CAPlus OpenAlex

Переводная версия: Ponomareva V.G. , Bagryantseva I.N. , Shutova E.S.
New Medium-Temperature Nanocomposite Electrolytes Based on Cesium Dihydrogen Phosphate: Comparison of Proton Conductivity and Structural, Morphological, Mechanical Characteristics
Chemistry for Sustainable Development. 2024. V.32. N5. P.636-645. DOI: 10.15372/CSD2024598 WOS РИНЦ OpenAlex

Даты:

Поступила в редакцию:	21 мая 2024 г.
Принята к публикации:	30 авг. 2024 г.
Опубликована online:	8 нояб. 2024 г.

Идентификаторы БД:

РИНЦ:	74500645
Chemical Abstracts:	AN 2025:277755
OpenAlex:	W4404497475

Альметрики: