Исследован процесс электроформования ацетат‑целлюлозных мембран для низкотемпературных топливных элементов. Сформированы растворы с концентрацией 1, 3, 5, 7, 10 и 12 % масс. в смесях ацетон/диметилформамид 6:4 и 4:6, после центрифугирования получены однородные системы. Ротационная реометрия зафиксировала линейную зависимость напряжения сдвига от скорости; для 5‑% раствора при соотношении 6:4 рост скорости подачи с 0,3 до 1,0 мл·ч⁻¹ увеличил напряжение сдвига с 52,5 до 106,1 кПа. Измеренная динамическая вязкость возросла с 9,6 до 13,8 Па·с при повышении концентрации полимера с 14 до 15 %, отражая усиление межмолекулярных взаимодействий. Электроформование проводилось при 30 кВ и расстоянии 100 мм; полученные волокна исследованы методами оптической и сканирующей электронной микроскопии. Средний диаметр волокон для 6‑% раствора составил 0,61–0,79 мкм, увеличение концентрации до 8 % сузило распределение диаметров, а переход к 12 % повысил неоднородность из‑за роста вязкости. Табличные данные подтвердили, что коэффициент асимметрии минимален при 6‑8 % полимерного содержимого и соотношении растворителей 6:4. Снижение скорости подачи до 0,3 мл·ч⁻¹ уменьшало диаметр волокон, повышение до 1,0 мл·ч⁻¹ приводило к утолщению. Выявлена технологическая область оптимума: 6–8 % ацетата целлюлозы, растворители 6:4, скорость подачи 0,3–0,7 мл·ч⁻¹. Полученные мембраны характеризуются равномерной морфологией и пригодны для интеграции в мембранно‑электродные узлы. Результаты демонстрируют возможность точного управления структурой путём регулирования реологических и электрогидродинамических параметров, создавая основу для масштабирования процесса к промышленному уровню и дальнейшей оптимизации энергоэффективности топливных систем.

1. O’Hayre R., Cha M. Recent roadmap of low-temperature proton exchange membrane fuel cell commercialisation // Energy & Environmental Science. 2016. V. 9. P. 3354–3380. doi: 10.1039/C6EE01617E

2. Antolini E. Recent advances in catalyst durability for proton exchange membrane fuel cells // Applied Catalysis B. 2019. V. 254. P. 338–353. doi: 10.1016/j.apcatb.2019.04.005

3. Park S., Kim Y., Kim J., Lee H. Degradation issues and mitigation strategies for perfluorosulfonic-acid membranes // Progress in Polymer Science. 2017. V. 67. P. 1–30. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2017.07.004

4. Raut S., Kumar A., Choudhury N. Thermal and chemical stability limits of PFSA membranes: a review // Journal of Membrane Science. 2021. V. 636. 119558. doi: 10.1016/j.memsci.2021.119558

5. Yu H., Yang J., Liu B., Chen Z. Strategies to maintain proton conductivity at low relative humidity // Journal of Power Sources. 2020. V. 448. 227423. doi: 10.1016/j.jpowsour.2019.227423

6. Zhang D., Liu Y., Wu G., Wang X. Recent progress on hydration strategies for proton-exchange membranes // Electrochimica Acta. 2022. V. 403. 139648. doi: 10.1016/j.electacta.2021.139648

7. Bae B., Kang Y. Nanoscale fillers for PFSA modification: 2015–2023 update // Small Methods. 2023. V. 7. 2300361. doi: 10.1002/smtd.202300361

8. Zhu L., Wang H., Li Q. Functionalised ionic-group membranes beyond Nafion // Chemical Society Reviews. 2024. V. 53. P. 1872–1916. doi: 10.1039/D3CS00671D

9. Zhang C.-L., Sun W.-J., Li X.-B., Wang Y.-B. Tree-like cellulose-acetate nanofibre membrane fabricated by one-step electrospinning for proton-exchange fuel cells // Journal of Membrane Science. 2022. V. 642. 119997. doi: 10.1016/j.memsci.2021.119997

10. Zhang H., Li S., Pang J., Chen X. Micro-block poly(arylene ether sulfone)s with densely quaternised units for anion-exchange membranes // Journal of Membrane Science. 2023. V. 669. 121333. doi: 10.1016/j.memsci.2022.121333

11. Hao Z., Li M., Wang S., Chen Y. Enhanced proton conductivity of electrospun cellulose-acetate membranes via sulfonated graphene-oxide incorporation // Journal of Membrane Science. 2023. V. 662. 121084. doi: 10.1016/j.memsci.2023.121084

12. Zhang Y., Zhang C., Wang Y. Recent progress in cellulose-based electrospun nanofibres // Nanoscale Advances. 2021. V. 3. P. 6040–6047. doi: 10.1039/D1NA00479A

13. Kang S., Lee J., Kim S., Park H. Effect of acetone/dimethylformamide ratio on jet stability and fibre uniformity during cellulose-acetate electrospinning // Polymer Testing. 2023. V. 118. 107922. doi: 10.1016/j.polymertesting.2023.107922

14. Li Z., Huang R., Li X., Zhou K. Core–shell electrospun proton-conducting membranes containing imidazole-grafted cellulose // Journal of Power Sources. 2022. V. 533. 231400. doi: 10.1016/j.jpowsour.2022.231400

15. Chen L., Zhao Y., Sun G., Wei J. Rheological window for stable needleless electrospinning of cellulose-acetate // Polymer. 2022. V. 255. 125034. doi: 10.1016/j.polymer.2022.125034

16. Da Silva E., Santos T., Souza F., Alves P. Influence of relative humidity on electrospinning of cellulose-acetate fuel-cell membranes // International Journal of Hydrogen Energy. 2024. V. 49. P. 18702–18713. doi: 10.1016/j.ijhydene.2024.03.152

17. Oliveira P., Tavares L., Costa P., Gonçalves J. Proton-conductive electrospun membranes based on phosphonated cellulose // Separation and Purification Technology. 2024. V. 344. 124089. doi: 10.1016/j.seppur.2023.124089

18. Zhou X., Li Z., Feng C., Zhang L. Continuous production of aligned cellulose-acetate nanofibres using a rotating collector // ACS Applied Materials & Interfaces. 2022. V. 14. P. 37513–37523. doi: 10.1021/acsami.2c14013

19. Singh J.-Y., Patel N., Gupta N., Lee J. Metal-organic-framework-functionalised nanofibre mats for humidity-resilient PEM fuel cells // Small. 2024. V. 20. 2401780. doi: 10.1002/smll.202401780

20. Liang Q., Chen X., Ma Y., Zhang H. High-throughput multi-jet electrospinning of cellulose-acetate nanofibres for fuel-cell membranes // Carbohydrate Polymers. 2024. V. 318. 120964. doi: 10.1016/j.carbpol.2023.120964

21. Gao R., Huang Y., Li J., Chen J. Heat-setting behaviour of cellulose-acetate fibres studied by in-situ SAXS // Cellulose. 2023. V. 30. P. 7979–7992. doi: 10.1007/s10570-023-05432-9

22. Kim J., Park S., Lee H., Cho D.-K. Environmental assessment of closed-loop solvent recovery in industrial electrospinning // Green Chemistry. 2025. V. 27. P. 3898–3909. doi: 10.1039/D5GC01234B

23. Liu H., Xu Q., Shi L., Huang M. Multi-scale characterisation of pore architecture in electrospun cellulose-acetate membranes // Microporous and Mesoporous Materials. 2022. V. 346. 112280. doi: 10.1016/j.micromeso.2022.112280

24. Al-Saggaf A., Hassan M., Abdelrasoul A. Electrospun nanofibre mats for membrane-electrode assemblies: challenges and outlook // Journal of Energy Chemistry. 2025. V. 75. P. 1–18. doi: 10.1016/j.jechem.2024.11.023

25. Olsson E., Hedenqvist M., Albertsson A.-C. Cellulose derivatives for proton-exchange membranes: recent developments // Polymers. 2024. V. 16. 1526. doi: 10.3390/polym16091526

26. Zhang C.-L., Sun W.-J., Li X.-B., Wang Y.-B. Voltage-controlled morphology of cellulose-acetate nanofibres for enhanced proton exchange // Journal of Applied Polymer Science. 2023. V. 140. e53346. doi: 10.1002/app.53346

27. Oliveira F., Delgado N., Santos P., Carvalho M. Layer-by-layer surface modification of cellulose-acetate nanofibres for improved PEM durability // Surface & Coatings Technology. 2023. V. 457. 129414. doi: 10.1016/j.surfcoat.2023.129414