Русский Русский

Ключевые слова: источники энергии

ФОРМИРОВАНИЕ НАНОКОМПОЗИТНЫХ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ С БИМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ НАНОЧАСТИЦАМИ ДЛЯ АВТОНОМНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

, ,
 5-12 стр.
Аннотация
Разработка высокоэффективных автономных источников энергии позволяет осуществлять стабильное и бесперебойное энергоснабжение физико-химических процессов и производств при различных режимах эксплуатации. Современные технологические методы и подходы к получению наноструктурированных электродных материалов, а также выяснение особенностей механизмов электрохимических реакций на основе наночастиц платиновых металлов дают возможность конструировать датчики контроля, топливные элементы и электролизеры с повышенными энергетическими характеристиками. Углеродные нанотрубки, используемые для создания наноструктурированных электродов в химических преобразователях энергии, обладают высокими функциональными свойствами по сравнению с другими матрицами и, модифицированные наночастицами с пониженным содержанием металлов, позволяют по-высить электрокаталитически активную площадь поверхности электрода и достигнуть максимальных параметров мощности топливного элемента. В данной работе было осуществлено формирование биме-таллических наноструктурированных композитов с варьируемым составом на углеродных матрицах-носителях для конструирования электродов автономных источников тока. В качестве подложек были выбраны одно- и многостенные углеродные нанотрубки. Для получения композитов были синтезированы биметаллические наночастицы платина-палладий с различным соотношением металлов. Проведены исследования материалов методами электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. В результате установлен оптимальный алгоритм, метод синтеза и условия создания нанокомпозитов с минимальными размерами частиц. Изменяя мольное соотношение вода: ПАВ, а также соотношение металлов-прекурсоров, можно получать биметаллические наночастицы платина-палладий размером до 12 нм. Получены данные влияния условий формирования наночастиц металлов на их размеры, форму и распределение по поверхности матрицы. Сформирована серия опытных образцов для практического использования при конструировании источников тока.
PDF

ПАЛЛАДИЕВЫЕ НАНОЭЛЕКТРОКАТАЛИЗАТОРЫ НА КОМБИНИРОВАННЫХ МАТРИЦАХ-НОСИТЕЛЯХ ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

, ,
 29-36 стр.
Аннотация
Автономные источники тока, использующие в качестве топлива муравьиную кислоту, являются перспективными преобразователями энергии химической реакции в электроэнергию благодаря высокому потенциалу разомкнутой цепи, безопасному (негорючему и нетоксичному) топливу и более высоким энергетическим характеристикам по сравнению с топливными элементами, в которых топливом являются спирты. Кроссовер-эффект с низким содержанием муравьиной кислоты позволяет использовать тонкую мембрану, а также высокую концентрацию топлива (до 20 М), что способствует повышению параметров удельной мощности конструкции в целом. Катализаторы на основе Pt или Pd активно используются в реакции электроокисления муравьиной кислоты. Известно, что катализаторы на основе Pd более эффективны, чем катализаторы на основе Pt, вследствие их устойчивости к воздействию монооксида углерода, как основного продукта реакции. В данной работе были изучены вольт- и ватт-амперные параметры топливных элементов основе муравьиной кислоты и воздуха в модельных условиях работы. Испытания осуществлялись на сертифицированном лабораторном стенде топливного элемента, к которому подключался рабочий макет исследуемого мембранно-электродного блока. Установлены оптимальные характеристики загрузки катализаторов для достижения оптимальных характеристик по удельной мощности и плотности тока. Создание новых катализаторов и модификация существующих помогут увеличить срок службы электродов, снизить стоимость их производства, повысить их эффективность за счет повышения КПД, а также использовать в качестве топлива не только водород, но и другие виды топлива, такие как муравьиная кислота.
PDF

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПАЛЛАДИЕВЫХ НАНОКАТАЛИЗАТОРОВ НА ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ МЕМБРАНАХ ДЛЯ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

, ,
 58-66 стр.
Аннотация
Развитие современных нанотехнологических методов и подходов к синтезу и формированию наноструктур позволяет создавать новые материалы, сочетающие в себе различные функциональные свойства и уникальные физико-химические характеристики. Для разработки электродных материалов преобразователей энергии используют нанокомпозиты, в составе в которых присутствуют наноразмерные частицы, что позволяет получать катализаторы с повышенной активностью и стабильностью. Коммерческие перфторированные протонообменные мембраны типа Nafion и углеродсодержащие носители (углеродные нанотрубки, графен, фуллерены) являются перспективными матрицами носителями для химических источников энергии – топливных элементов. Наночастицы на основе платины, палладия, либо их сплавы являются отличными материалами для реакций электрокаталитического окисления водорода и восстановления кислорода, которые происходят в топливных элементах. В элементах на основе прямого окисления муравьиной кислоты, в основном, используются биметаллические наночастицы на основе палладия, которые проявляют более высокие каталитические свойства. В данной работе были синтезированы новые эффективные полимер-углеродные композиты, модифицированные наночастицами палладия. В качестве подложек были выбраны одно- и многостенные углеродные нанотрубки. Проведены физико-химические исследования полученных материалов методами электронной микроскопии и малоуглового рентгеновского светорассеяния. Установлены размеры наночастиц в составе функциональных матриц-носителей. Обнаружено, что углеродный наполнитель способствует лучшей стабилизации наночастиц малого размера в составе композита. Получены данные влияния условий формирования наночастиц металлов на их размеры, форму и распределение по поверхности матрицы. Исследована стабильность образцов с варьируемой загрузкой палладия на различных матрицах-носителях методом хроноамперометрии. Доказана перспективность использования сформированных материалов для электродов топливных элементов с прямым окислением муравьиной кислоты.
PDF