Русский
English 7-15 стр.
Cоздание эффективных материалов для функционирования новых химических источников тока к настоящему времени является актуальной задачей. В топливных элементах могут быть использованы экологически чистые и энергетические ресурсы, такие как водород и углеродное биотопливо (метанол и этанол), которые имеют широкий спектр потенциальных применений от портативных устройств до электростанций. Внимание исследователей привлекает разработка метанольных топливных элементов, благодаря их компактной конструкции, жидкому топливу, низкой рабочей температуре и высокой удельной мощности. Однако коммерциализация подобных источников энергии по-прежнему является сложной задачей из-за высокого содержания платины на электродах, высокой стоимости благородных металлов, малой долговечности и замедленной кинетике как анодных, так и катодных реакций. Повыше-ние активности и снижение загрузки Pt являются двумя основными задачами в развитии технологии ме-танольных топливных элементов. В работе химическим восстановлением в обращенных микроэмульсиях были синтезированы биметаллические наночастицы Pt-Ru для оценки параметров метанольных топлив-ных элементов. В качестве матрицы-носителя был использован пористый никель, который формировался темплатным синтезом в размеро-задающей маске металлического алюминия. В результате проведенных экспериментальных исследований метанольных мембранно-электродных блоков топливных элементов на основе пористого никеля с наночастицами Pt и Pt-Ru установлено, что максимальные показатели напря-жения и плотности тока достигаются при использовании электродов на основе наночастиц платина-рутений с размером частиц не более 3 нм, содержанием катализатора 0.2 мг/см2 и температуре 60оС.
1. Rajendran S., Naushad M., Vo D.-V.N., Lichtfouse E. Inorganic Materials for Energy, Medicine and Envi-ronmental Remediation. Springer, 2021. 273 p.
2. Jackson C., Conrad O., Levecque P. Systematic Study of Pt-Ru/C Catalysts Prepared by Chemical Deposition for Direct Methanol Fuel Cells // Electrocatalysis. 2017. V. 8. P. 224 – 234.
3. Яштулов Н.А., Лебедева М.В., Зенченко В.О., Флид В.Р. Формирование электродных материалов с биметаллическими наночастицами платины и рутения на полимерных матрицах // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. 2015. Т. 58. № 4. С. 54 – 58.
4. Samant P., Fernandes J.B. Insitu FTIR studies for the enhanced activity of Pt(HY) and Pt-Ru(HY) zeolite cat-alysts for electrooxidation of methanol in fuel cells // Chemical Physics Letters. 2020. V. 745. P. 137277.
5. Battirola L.C., Schneider J.F., Torriani I.C.L., Tremiliosi-Filho G. Improvement on direct ethanol fuel cell performance by using doped-Nafion 117 membranes with Pt and Pt-Ru nanoparticles // International Journal of Hydrogen Energy. 2013. V. 38. № 27. P. 12060 – 12068
6. Halder A., Sharma S., Hegde M.S., Ravishankar N. Controlled attachment of ultrafine platinum nanoparticles on functionalized carbon nanotubes with high electrocatalytic activity for methanol oxidation // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. № 4. P. 1466 – 1473.
7. Borghei M., Scotti G., Kanninen P., Weckman T., Anoshkin I.V., Nasibulin A.G., Franssila S., Kauppinen E.I., Kallio T., Ruiz V. Enhanced performance of a silicon microfabricated direct methanol fuel cell with PtRu catalysts supported on few-walled carbon nanotubes // Energy. 2014. V. 65. № 1. P. 612 – 620.
8. Lin C.W., Lu Y.S. Highly ordered graphene oxide paper laminated with a Nafion membrane for direct meth-anol fuel cells // Journal of Power Sources. 2013. V. 237. P. 187 – 194.
9. Dong L.F., Gari R.R.S., Li Z., Craig M.M., Hou S. Graphene-supported platinum and platinum-ruthenium nanoparticles with high electrocatalytic activity for methanol and ethanol oxidation // Carbon. 2010. V. 48. № 3. P. 781 – 787.
10. Tiwari J.N., Tiwari R.N., Singh G., Kim K.S. Recent progress in the development of anode and cathode cat-alysts for direct methanol fuel cells (review) // Nano Energy. 2013. V. 2. P. 553 – 578.
11. Cao Y., Yang Y., Shan Y., Huang Z. One-Pot and Facile Fabrication of Hierarchical Branched Pt-Cu Nano-particles as Excellent Electrocatalysts for Direct Methanol Fuel Cells // ACS Applied Materials & Interfaces. 2016. V. 8. № 9. Р. 5998 – 6003.
12. Jeong H.J., Kim J.W., Bae K., Jung H., Shim J.H. Platinum-Ruthenium Heterogeneous Catalytic Anodes Prepared by Atomic Layer Deposition for Use in Direct Methanol Solid Oxide Fuel Cells // ACS Catalysis. 2015. V. 5. № 3. Р. 1914 – 1921.
13. Антропов А.П., Рагуткин А.В., Лебедева М.В., Зайцев Н.К., Яштулов Н.А. Разработка мембранно-электродных блоков для энергоэффективных автономных источников энергии // Башкирский химический журнал. 2021. Т. 28. № 3. С. 90 – 96.
14. Лебедева М.В., Антропов А.П., Рагуткин А.В., Зайцев Н.К., Яштулов Н.А. Разработка электродных наноматериалов для щелочного электролиза воды // Теоретические основы химической технологии. 2021. Т. 55. № 5. С. 642 – 651.
2. Jackson C., Conrad O., Levecque P. Systematic Study of Pt-Ru/C Catalysts Prepared by Chemical Deposition for Direct Methanol Fuel Cells // Electrocatalysis. 2017. V. 8. P. 224 – 234.
3. Яштулов Н.А., Лебедева М.В., Зенченко В.О., Флид В.Р. Формирование электродных материалов с биметаллическими наночастицами платины и рутения на полимерных матрицах // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. 2015. Т. 58. № 4. С. 54 – 58.
4. Samant P., Fernandes J.B. Insitu FTIR studies for the enhanced activity of Pt(HY) and Pt-Ru(HY) zeolite cat-alysts for electrooxidation of methanol in fuel cells // Chemical Physics Letters. 2020. V. 745. P. 137277.
5. Battirola L.C., Schneider J.F., Torriani I.C.L., Tremiliosi-Filho G. Improvement on direct ethanol fuel cell performance by using doped-Nafion 117 membranes with Pt and Pt-Ru nanoparticles // International Journal of Hydrogen Energy. 2013. V. 38. № 27. P. 12060 – 12068
6. Halder A., Sharma S., Hegde M.S., Ravishankar N. Controlled attachment of ultrafine platinum nanoparticles on functionalized carbon nanotubes with high electrocatalytic activity for methanol oxidation // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. № 4. P. 1466 – 1473.
7. Borghei M., Scotti G., Kanninen P., Weckman T., Anoshkin I.V., Nasibulin A.G., Franssila S., Kauppinen E.I., Kallio T., Ruiz V. Enhanced performance of a silicon microfabricated direct methanol fuel cell with PtRu catalysts supported on few-walled carbon nanotubes // Energy. 2014. V. 65. № 1. P. 612 – 620.
8. Lin C.W., Lu Y.S. Highly ordered graphene oxide paper laminated with a Nafion membrane for direct meth-anol fuel cells // Journal of Power Sources. 2013. V. 237. P. 187 – 194.
9. Dong L.F., Gari R.R.S., Li Z., Craig M.M., Hou S. Graphene-supported platinum and platinum-ruthenium nanoparticles with high electrocatalytic activity for methanol and ethanol oxidation // Carbon. 2010. V. 48. № 3. P. 781 – 787.
10. Tiwari J.N., Tiwari R.N., Singh G., Kim K.S. Recent progress in the development of anode and cathode cat-alysts for direct methanol fuel cells (review) // Nano Energy. 2013. V. 2. P. 553 – 578.
11. Cao Y., Yang Y., Shan Y., Huang Z. One-Pot and Facile Fabrication of Hierarchical Branched Pt-Cu Nano-particles as Excellent Electrocatalysts for Direct Methanol Fuel Cells // ACS Applied Materials & Interfaces. 2016. V. 8. № 9. Р. 5998 – 6003.
12. Jeong H.J., Kim J.W., Bae K., Jung H., Shim J.H. Platinum-Ruthenium Heterogeneous Catalytic Anodes Prepared by Atomic Layer Deposition for Use in Direct Methanol Solid Oxide Fuel Cells // ACS Catalysis. 2015. V. 5. № 3. Р. 1914 – 1921.
13. Антропов А.П., Рагуткин А.В., Лебедева М.В., Зайцев Н.К., Яштулов Н.А. Разработка мембранно-электродных блоков для энергоэффективных автономных источников энергии // Башкирский химический журнал. 2021. Т. 28. № 3. С. 90 – 96.
14. Лебедева М.В., Антропов А.П., Рагуткин А.В., Зайцев Н.К., Яштулов Н.А. Разработка электродных наноматериалов для щелочного электролиза воды // Теоретические основы химической технологии. 2021. Т. 55. № 5. С. 642 – 651.