Глухов А.С., Григорьев С.А. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОСТРУКТУРНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ТВЁРДЫМ ПОЛИМЕРНЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ РНЦ. - презентация

1 Глухов А.С., Григорьев С.А. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОСТРУКТУРНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ТВЁРДЫМ ПОЛИМЕРНЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ РНЦ Курчатовский институт

2 Демонстрационная модель на основе систем с ТПЭ

3 Химическая обработка углеродного носителя Отмывка углеродного носителя (декантацией) Термическая обработка углеродного носителя ( o C) Измельчение Синтез нанодисперсной платины на углеродном носителе (восстановление в растворе этиленгликоля с добавлением формальдегида) Отмывка катализатора (декантацией) Сушка (60-70 o C) Измельчение Активация (H 2 ) Пример методики синтеза электрокатализатора на углеродном носителе

4 В данной работе восстановление нанодисперсной платины в количестве 40% масс. на углеродном носителе Vulcan XC-72, проводился по следующей схеме: –углеродный носитель подвергали ультразвуковой гомогенизации в растворе этиленгликоля; –в полученную суспензию добавляли 0.1 М раствор H 2 PtCl 6, смесь диспергировалась до получения устойчивой суспензии; –pH смеси доводили до 9, добавляя 2 М раствор KOH, продиспергировали еще раз в течение 2-х минут, и добавили предварительно нагретый до 75 С этиленгликоль; –затем при постоянном перемешивании и нагреве добавляли по каплям 37% раствор формальдегида. Восстановление проходило при С в течении 3-х часов. После чего нагрев отключался, и суспензия перемешивалась еще 2 часа. Полученный катализатор отмывался методом декантации (4-5 раз) в бидистиллированной воде и сушился при температуре С.

5 Дифрактограмма электрокатализатора Pt40/Vulcan XC-72

6 Микрофотография наночастиц платины на углеродном носителе Vulcan XC-72, полученные с использованием просвечивающего электронного микроскопа.

7 Термограмма для катализатора Pt40/Vulcan XC-72

8 ЦВА, полученная для электрода на основе синтезированного катализатора Pt40/Vulcan XC-72 в 1 M растворе H 2 SO 4 при скорости развертки потенциала 20 мВ/с

9 мембрана Nafion 115 (127 мкм) 2H + +2e H 2 H 2 2H + +2eO 2 +4e+4H + 2H 2 O Pt40/С (гидрофобный) Ir+Pt (чернь) 2H 2 O O 2 +4e+4H + катод анод РЕЖИМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА РЕЖИМ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА пористый титан гидрофобизированная углеграфитовая ткань или бумага Принципиальная схема организации обратимого элемента с ТПЭ

10 Вольт-амперные характеристики МЭБ в составе топливного элемента (1a), электролизера воды (1б) и обратимого элемента (2a и 2б) с ТПЭ. Площадь рабочей поверхности электродов 7 см 2. Мембрана Nafion®-115. Рабочие условия: 1a, 2a: t эл.=80°C, PH 2 =2.8 атм и PO 2 =3.0 атм, температура увлажнения H 2 85 C, расходы H 2 и O мл/мин.; 1б, 2б: t эл.=90°C и атмосферное давление газов. Параметры МЭБ: 1a: катодный и анодный катализатор Pt40/Vulcan XC-72 (0.35 мг/см 2 платины); 1б: катодный катализатор Pt40/Vulcan XC-72 (0.35 мг/см 2 платины), анодный катализатор Ir (1.0 мг/см 2 ); 2a, 2б: катодный катализатор Pt40/Vulcan XC-72 (0.35 мг/см 2 платины), анодный катализатор Ir (1.0 мг/см 2 ) + Pt (1.0 мг/см 2 ).

11 Спасибо за внимание