Русский
English 25-36 стр.
Гибридные установки преобразования энергии топлива в электроэнергию являются перспективным способом обеспечения человечества доступными энергоресурсами. Однако вопрос получения реагентов (водорода и кислорода) высокой степени чистоты остается одним из наиболее актуальных. В данной работе были исследованы энергетические характеристики водородно-кислородного топливного элемента в сочетании с электролизером воды. Были сформированы мембранно-электродные блоки, состоящие из модифицированной мембраны на основе политетрафторэтилена с платина-содержащим компонентом (Pt(30%)/C), а также анода и катода, изготовленных из углеродной ткани и пористого никеля, легированных техническим углеродом и графеном. Структурные характеристики материала были изучены с помощью метода растровой электронной микроскопии. Исследование энергетических характе-ристик водородно-кислородных мембранно-электродных блоков впервые проводилось на автоматизиро-ванной электронной нагрузке AКИП-1375/1E со встроенным программным обеспечением. В разработан-ном водородно-кислородном топливном элементе в качестве твердого полимерного электролита вместо мембраны Nafion была использована более доступная коммерческая мембрана на основе политет-рафторэтилена, что значительно снизило стоимость разработки МЭБ. В результате проведенных ис-пытаний было установлено, что максимальную удельную мощность демонстрируют элементы, скон-струированные на основе анода и катода из пористого никеля, модифицированного графеном.
1. Goel M., Sen G. Climate Action and Hydrogen Economy: Technologies Shaping the Energy Transition, Springer, Singapore, 2024. 309 p.
2. Kumar S., Agarwal A.K., Khandelwal B., Singh P. Ammonia and Hydrogen for Green Energy Transition, Springer, Singapore, 2024. 392 p.
3. Xing Y. Modeling and Control Strategies for a Fuel Cell System, Springer Nature, Switzerland, 2023. 173 p.
4. 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.
5. Kumar S.S., Lim H. An overview of water electrolysis technologies for green hydrogen production // Energy Reports. V. 8. № 10. Р. 13793 – 13813.
6. Park J. Kwon O., Oh H.-M., Jeong S., So Y., Park J., Jang H., Yang S., Baek J., Kim G., Park T. Optimizing design of catalyst layer structure with carbon-supported platinum weight ratio mixing method for proton exchange membrane fuel cells // Energy. 2024. Vol. 291. P. 130363.
7. Лебедева М.В., Крапивко А.Л., Дулина О.А., Ленский М.С., Яштулов Н.А. Энергоэффективные нано-композитные мембранно-электродные блоки для химических источников тока // Chemical Bulletin. 2023. Т. 6. № 2. С. 19 – 28.
8. Yashtulov N.A., Zaitcev N.K., Lebedeva M.V., Patrikeev L.N. New polymer-graphene nanocomposite elec-trodes with platinum-palladium nanoparticles for chemical power sources // Express Polymer Letters. 2019. Vol. 13. № 8. P. 739 – 748.
9. Лебедева М.В., Рагуткин А.В., Сидоров И.М., Яштулов Н.А. Снижение наводораживания материалов мембранно-электродных блоков генераторов водорода // Тонкие химические технологии. 2023. Т. 18. № 5. С. 461 – 470.
10. Лебедева М.В., Антропов А.П., Рагуткин А.В., Яштулов Н.А. Разработка прототипов мембранно-электродных блоков на основе нанокомпозитов с платиной для источников энергии // Computational Nanotechnology. 2019. Т. 6. № 4. С. 56 – 59.
11. Антропов А.П., Лебедева М.В., Рагуткин А.В., Зайцев Н.К., Яштулов Н.А. Энергоэффективность нанокомпозитных мембранно-электродных блоков генерации водорода // Вестник Технологического уни-верситета. 2021. Т. 24. № 12. С. 73 – 78.
12. Krasnova A.O., Glebova N.V., Kastsova A.G., Pelageikina A.O., Redkov A.V., Tomkovich M.V., Nechi-tailov A.A. Stability of graphene/nafion composite in pem fc electrodes // Nanomaterials. 2024. Vol. 14. № 11. P. 922.
13. Rey-Raap N., dos Santos-Gómez L., Arenillas A. Carbons for fuel cell energy generation // Carbon. 2024. V. 228. P. 11929.
14. Guterman V.E., Pustovaya L.E., Guterman A.V., Vysochina L.L. Borohydride synthesis of the Pt x -Ni/C electrocatalysts and investigation of their activity in the oxygen electroreduction reaction // Russian Journal of Electrochemistry. 2007. Vol. 43. № 9. Р. 1091 – 1096.
15. Антропов А.П., Рагуткин А.В., Лебедева М.В., Яштулов Н.А. Нанокомпозитные микромощные альтернативные источники энергии для электронной техники // Теплоэнергетика. 2021. № 1. С. 21 – 29.
16. Lebedeva M.V., Antropov A.P., Golovacheva V.A., Erasov V.S., Yashtulov N.A. Metal-Polymer Functional Materials for Hydrogen-Oxygen Fuel Cells with Enhanced Performance // Applied Mechanics and Materials. 2023. Vol. 912. P. 101 – 106.
2. Kumar S., Agarwal A.K., Khandelwal B., Singh P. Ammonia and Hydrogen for Green Energy Transition, Springer, Singapore, 2024. 392 p.
3. Xing Y. Modeling and Control Strategies for a Fuel Cell System, Springer Nature, Switzerland, 2023. 173 p.
4. 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.
5. Kumar S.S., Lim H. An overview of water electrolysis technologies for green hydrogen production // Energy Reports. V. 8. № 10. Р. 13793 – 13813.
6. Park J. Kwon O., Oh H.-M., Jeong S., So Y., Park J., Jang H., Yang S., Baek J., Kim G., Park T. Optimizing design of catalyst layer structure with carbon-supported platinum weight ratio mixing method for proton exchange membrane fuel cells // Energy. 2024. Vol. 291. P. 130363.
7. Лебедева М.В., Крапивко А.Л., Дулина О.А., Ленский М.С., Яштулов Н.А. Энергоэффективные нано-композитные мембранно-электродные блоки для химических источников тока // Chemical Bulletin. 2023. Т. 6. № 2. С. 19 – 28.
8. Yashtulov N.A., Zaitcev N.K., Lebedeva M.V., Patrikeev L.N. New polymer-graphene nanocomposite elec-trodes with platinum-palladium nanoparticles for chemical power sources // Express Polymer Letters. 2019. Vol. 13. № 8. P. 739 – 748.
9. Лебедева М.В., Рагуткин А.В., Сидоров И.М., Яштулов Н.А. Снижение наводораживания материалов мембранно-электродных блоков генераторов водорода // Тонкие химические технологии. 2023. Т. 18. № 5. С. 461 – 470.
10. Лебедева М.В., Антропов А.П., Рагуткин А.В., Яштулов Н.А. Разработка прототипов мембранно-электродных блоков на основе нанокомпозитов с платиной для источников энергии // Computational Nanotechnology. 2019. Т. 6. № 4. С. 56 – 59.
11. Антропов А.П., Лебедева М.В., Рагуткин А.В., Зайцев Н.К., Яштулов Н.А. Энергоэффективность нанокомпозитных мембранно-электродных блоков генерации водорода // Вестник Технологического уни-верситета. 2021. Т. 24. № 12. С. 73 – 78.
12. Krasnova A.O., Glebova N.V., Kastsova A.G., Pelageikina A.O., Redkov A.V., Tomkovich M.V., Nechi-tailov A.A. Stability of graphene/nafion composite in pem fc electrodes // Nanomaterials. 2024. Vol. 14. № 11. P. 922.
13. Rey-Raap N., dos Santos-Gómez L., Arenillas A. Carbons for fuel cell energy generation // Carbon. 2024. V. 228. P. 11929.
14. Guterman V.E., Pustovaya L.E., Guterman A.V., Vysochina L.L. Borohydride synthesis of the Pt x -Ni/C electrocatalysts and investigation of their activity in the oxygen electroreduction reaction // Russian Journal of Electrochemistry. 2007. Vol. 43. № 9. Р. 1091 – 1096.
15. Антропов А.П., Рагуткин А.В., Лебедева М.В., Яштулов Н.А. Нанокомпозитные микромощные альтернативные источники энергии для электронной техники // Теплоэнергетика. 2021. № 1. С. 21 – 29.
16. Lebedeva M.V., Antropov A.P., Golovacheva V.A., Erasov V.S., Yashtulov N.A. Metal-Polymer Functional Materials for Hydrogen-Oxygen Fuel Cells with Enhanced Performance // Applied Mechanics and Materials. 2023. Vol. 912. P. 101 – 106.
Лебедева М.В., Головачева В.А., Копылова Н.А., Дулина О.А., Бакеева И.В., Яштулов Н.А. Исследование химических источников тока на автоматизированной электронной нагрузке с контролируемыми параметрами // Chemical Bulletin. 2024. Том 7. № 4. С. 25 – 36. https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-4-25-36