The object of research, development or design (in Russian) : Металлоорганические каркасные структуры, протонообменные мембраны

The object of research, development or design (in Kazakh) : Металл-органикалық қаңқалар, протон алмасу мембраналары

Aim of work (in Russian) : Целью этого проекта является разработка композитной протонообменной мембраны на основе композита металлорганическая каркасная структура (MOF)–полимер, поддерживаемой глубокими эвтектическими растворителями (DES). Будут проведены вычислительные и экспериментальные исследования для (i) повышения протонной проводимости и (ii) улучшения химической и механической стабильности мембраны для применения в топливных элементах.

Aim of work (in Kazakh) : Бұл жоба терең эвтектикалық еріткіштермен (DES) қолдау көрсетілетін металл-органикалық каркас (MOF)-полимер композициялық протон алмасу мембранасын әзірлеуге бағытталған. Есептеу және эксперименттік зерттеулер (i) протон өткізгіштігін арттыру және (ii) отын жасушаларын қолдану үшін мембрананың химиялық және механикалық тұрақтылығын жақсарту үшін жүргізіледі.

Методы исследования (на русском) : Для достижения целей проекта будет проведено систематическое исследование с использованием комбинации вычислительных и экспериментальных методов. Исследование будет сосредоточено на трех основных подходах: расчеты в рамках теории функционала плотности (DFT), классическое моделирование атомной молекулярной динамики (MD) и экспериментальные методологии, направленные на синтез и характеристику новых протонообменных мембран (ПОМ).

Методы исследования (на казахском) : Жобаның мақсаттарына жету үшін есептеу және эксперименттік әдістердің үйлесімін қолдана отырып, жүйелі зерттеу жүргізіледі. Зерттеу үш негізгі тәсілге бағытталады: тығыздық функционалдық теориясы (ТФТ) есептеулері, классикалық атомдық молекулалық динамиканы (МД) модельдеу және жаңа протон алмасу мембраналарын (ПЭМ) синтездеу мен сипаттауға бағытталған эксперименттік әдіснамалар.

Obtained results and novelty (in Russian) : 1. В рамках данного этапа выполнен обзор современной научной литературы, посвящённой металлоорганическим каркасам (MOF) и их применению в протонообменных мембранах (ПОМ). 2. В рамках данного этапа проекта были проведены квантовохимические расчёты методом функционала плотности (DFT) для анализа взаимодействий между различными металлоорганическими каркасами (MOF) и полимерными матрицами, используемыми при создании протонообменных мембран (ПОМ). 3. На данном этапе выполнено полноатомное молекулярно-динамическое (МД) моделирование композитов на основе металлоорганических каркасов (MOF) и полимерных матриц с целью изучения их структурной стабильности и диффузионных характеристик. 4. Были синтезированы и оптимизированы несколько типов DES, отличающихся по степени гидрофильности и составу компонентов — от гидрофильных систем на основе хлоридов холина и гликолей до амфифильных и гидрофобных комбинаций с органическими кислотами и спиртами.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 1. Бұл кезең металл-органикалық құрылымдар (МОФ) және оларды протон алмасу мембраналарында (ПЭМ) қолдану бойынша қазіргі ғылыми әдебиеттерге шолуды қамтыды. 2. Бұл кезең әртүрлі металл-органикалық құрылымдар (МОФ) мен ПЭМ жасау үшін қолданылатын полимер матрицалары арасындағы өзара әрекеттесуді талдау үшін тығыздық функционалдық теориясы (ТФТ) әдісін қолдана отырып, кванттық химиялық есептеулерді қамтыды. 3. Бұл кезең металл-органикалық құрылымдарға (МОФ) және полимер матрицаларына негізделген композиттердің құрылымдық тұрақтылығы мен диффузия сипаттамаларын зерттеу үшін толық атомды молекулалық динамиканы (ДД) модельдеуді қамтыды. 4. Холин хлоридтері мен гликольдерге негізделген гидрофильді жүйелерден бастап органикалық қышқылдар мен спирттермен амфифильді және гидрофобты комбинацияларға дейін гидрофильділік дәрежесі мен компоненттік құрамы бойынша ерекшеленетін бірнеше ДЭС түрлері синтезделді және оңтайландырылды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Сравнение с экспериментальными и доступными теоретическими данными показали хорошую точность примененных методов. вот так мы писали обычно у себя в отчете в раздел Основные конструктивные и технико экономические показатели

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Тәжірибелік және қолжетімді теориялық деректермен салыстыру қолданылған әдістердің дәлдігін көрсетті. Біз әдетте есебімізде «Негізгі жобалау және техникалық-экономикалық көрсеткіштер» бөлімінде осылай жаздық.

Level of implementation (in Russian) : Внедрение не предполагается

Level of implementation (in Kazakh) : Ендірілмейді

Efficiency (in Russian) : С социальной точки зрения проект будет способствовать подготовке нового поколения ученых, обладающих навыками междисциплинарных исследований, включая вычислительные и экспериментальные методы. С экономической точки зрения результаты будут способствовать разработке более эффективных топливных элементов, снижению зависимости от ископаемого топлива и содействию использованию чистой энергии.

Efficiency (in Kazakh) : Әлеуметтік тұрғыдан алғанда, жоба есептеу және эксперименттік әдістерді қоса алғанда, пәнаралық зерттеу дағдыларына ие жаңа буын ғалымдарын даярлауға ықпал етеді. Экономикалық тұрғыдан алғанда, нәтижелер тиімдірек отын элементтерін жасауға, қазба отындарына тәуелділікті азайтуға және таза энергияны пайдалануды насихаттауға ықпал етеді.

Field of application (in Russian) : Измеримые результаты проекта включают разработку полимера на металлоорганическом каркасе (MOF) с глубоким эвтектическим растворителем (DES) для протонообменных мембран в топливных элементах. Конкретные измеримые результаты включают улучшенную ионную проводимость, стабильность в рабочих условиях и повышенную подвижность протонов, и все это будет подтверждено компьютерным моделированием и экспериментальными испытаниями. Эти результаты будут документированы в рецензируемых публикациях и презентациях на международных конференциях.

Field of application (in Kazakh) : Жобаның өлшенетін нәтижелеріне отын элементтеріндегі протон алмасу мембраналары үшін терең эвтектикалық еріткіші (DES) бар металл-органикалық қаңқалы (MOF) полимерді әзірлеу кіреді. Нақты өлшенетін нәтижелерге ион өткізгіштігінің жақсаруы, жұмыс жағдайындағы тұрақтылық және протонның қозғалғыштығының артуы жатады, мұның бәрі компьютерлік модельдеу және эксперименттік сынақтар арқылы расталады. Бұл нәтижелер халықаралық конференциялардағы сараптамалық басылымдарда және презентацияларда құжатталады.