Ключевые слова: сверхкритический диоксид углерода, сверхгидрофобность, тонкие пленки, гидрофобные полимерные покрытия, газодиффузионные слои, электроды топливных элементов, гидрофобизованная углеродная ткань
В работе развит метод однородного нанесения полимерного гидрофобизующего агента из растворов в сверхкритическом СO2 на поверхность углеродной ткани — материала газодиффузионных слоев топливных элементов. Данный подход с использованием растворимого в сверхкритическом СO2 сополимера Teflon AF 2400 сопоставлен с традиционным методом гидрофобизации газодиффузионного слоя топливного элемента, основанным на использовании водной дисперсии Teflon 30N. Гидрофобизующие полимерные вещества наносили на высокоразвитую поверхность углеродной ткани компании Saati — электропроводящего материала для газодиффузионного слоя с хорошими механическими и ресурсными характеристиками. В одной из реализаций метода нанесения из сверхкритического СO2 осажденную гидрофобную пленку подвергали дополнительному отжигу при температуре, превышающей температуру стеклования аморфного сополимера Teflon AF 2400. Показано, что именно этот подход позволяет формировать однородные тонкие пленки фторполимера на углеродных волокнах, которые придают поверхности газодиффузионного слоя наиболее стабильные сверхгидрофобные свойства при минимальных количествах вводимого полимера — модификатора. При этом достигаемые значения краевого угла значительно превосходят сообщавшиеся ранее в литературе при использовании сходных подходов. Длительное воздействие воды (1000 часов непосредственной экспозиции) или стирка в присутствии детергента не приводили к потере привнесенной сверхгидрофобности газодиффузионного слоя. На основе разработанного газодиффузионного слоя был изготовлен электрод для фосфорнокислотного топливного элемента, вольтамперная характеристика которого свидетельствует об удовлетворительной производительности. Полученный комплекс результатов показал перспективность развитого подхода к созданию газодиффузионных слоев для электродов топливных элементов.