Анодный катализатор PtMoO3/УНТ для прямого этанольного топливного элемента с щелочным электролитом

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Рұқсат ақылы немесе тек жазылушылар үшін

Аннотация

Проведен синтез и исследованы характеристики катализатора PtМоO3/углеродные нанотрубки (УНТ) в реакции электроокисления этанола в щелочной среде. Показано, что PtMoO3/УНТ превосходит по активности коммерческие катализаторы PtRu/C и Pt/C. Проведена оптимизация архитектуры мембранно-электродного блока (МЭБ) этанольно-кислородного топливного элемента (ТЭ) с анодом на основе катализатора PtMoO3/УНТ, включая выбор оптимального катодного катализатора. Установлено, что неплатиновый катализатор УНТN активен в отношении реакции восстановления кислорода (РВК) в щелочной среде и существенно превосходит коммерческий катализатор 40% Pt/C по толерантности к отравляющему воздействию спирта. При исследовании влияния содержания катализатора PtMoO3/УНТ в составе анодного активного слоя (АС) на характеристики МЭБ установлено увеличение максимальной плотности мощности, выраженной в мВт/см2, с ростом загрузки платины в интервале 0.2–1.34 мгPt/см2. Полученные результаты свидетельствуют о высокой степени доступности активных центров катализатора в объеме АС разработанной архитектуры. По результатам испытаний оптимизированного МЭБ при температуре 20°С без избыточного давления и увлажнения окислителя получены величины максимальной плотности мощности 14.6 и 11 мВт/см2 при работе катода в кислородной и воздушной средах соответственно. Достигнутые параметры соответствуют лучшим результатам, описанным в литературе для сходных условий эксперимента.

Авторлар туралы

A. Kuzov

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

Ленинский просп., 31, к.4, Москва, 119071 Россия

M. Radina

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

Ленинский просп., 31, к.4, Москва, 119071 Россия

O. Korchagin

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук; Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Email: oleg-kor83@mail.ru
Ленинский просп., 31, к.4, Москва, 119071 Россия; ул. Московское шоссе, 34, Самара, 443086 Россия

V. Andreev

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук; Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Ленинский просп., 31, к.4, Москва, 119071 Россия; ул. Московское шоссе, 34, Самара, 443086 Россия

Әдебиет тізімі

  1. Akhairi M.A.F., Kamarudin S.K. // Int. J. Hydrogen Energy. 2016. V. 41. Р. 4214.
  2. Akay R.G., Yurtcan A.B. Direct Liquid Fuel Cells – Fundamentals, Advances and Future / Elsevier Inc., 2021. P. 95.
  3. Pickup P.G., Easton E.B. // Curr. Opin. Electrochem. 2024. V. 47. № 101553.
  4. Badwal S.P.S., Giddey S., Kulkarni A. et al. // Appl. Energy. 2015. V. 145. Р. 80.
  5. Kamarudin M.Z.F., Kamarudin S.K., Masdar M.S. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2013. V. 38. Р. 9438.
  6. Kavanagh R., Cao X.-M., Lin W.-F. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2012. V. 51. Р. 1572.
  7. Berretti E., Osmieri L., Baglio V. et al. // Electrochem. Energy Reviews. 2023. V. 6. № 30.
  8. Tsiakaras P.E. // J. Power Sources. 2007. V. 171. P. 107.
  9. Yan R., Wang Y. // Inorg. Chem. Commun. 2024. V.160. P. 111970.
  10. Watanabe M., Motoo S. // J. Electroanal. Chem. 1975. V. 60. P. 267.
  11. Zheng Y., Wan X., Cheng X. et al. // Catalysts. 2020. V. 10. Р. 166.
  12. Jiang S.P., Li Q. Introduction to Fuel Cells. Electrochemistry and Materials / Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2022. Р. 144.
  13. Zakaria Z., Kamarudin S.K., Timmiati S.N. // Applied Energy. 2016. V. 163. Р. 334.
  14. Fujiwara N., Siroma Z., Yamazaki S. // J. Power Sources. 2008. V. 185. Р. 621.
  15. Тарасевич М.Р., Корчагин О.В., Кузов А.В. // Успехи химии. 2013. Т. 81. С. 1047–1065. [Tarasevich M.R., Korchagin O.V., Kuzov A.V. // Russ. Chem. Rev. 2013. V. 82. № 11. P. 1047.]
  16. Rao V., Hariyanto, Cremers C. et al. // Fuel Cells. 2007. № 5. P. 417.
  17. Тарасевич М.Р., Давыдова Е.С. // Электрохимия. 2016. Т. 52. № 3. С. 227. [Tarasevich M.R., Davydova E.S. // Russ. J. Electrochem. 2016. V. 52. P. 193.]
  18. Korchagin O.V., Vernigor I.E., Radina M.V. et al. // Mater. Chem. Phys. 2025. V. 332. P. 130289.
  19. Vernigor I., Bogdanovskaya V., Radina M. et al. // Catalysts. 2023. V. 13. P. 161.
  20. Bogdanovskaya V., Vernigor I., Radina M. et al. // Catalysts. 2020. V. 10. P. 892.
  21. Du C., Tan Q., Yin G. et al. Rotating disk electrode method. In Rotating Electrode Methods and Oxygen Reduction Electrocatalyst / Xing W., Yin G., Zhang J., Eds.; Elsevier: Amsterdam. The Netherlands, 2014. P. 171.
  22. Volfkovich Y.M., Sakars A.V., Volinsky A.A. // Int. J. Nanotech. 2005. V. 2. № 3. P. 292.
  23. Markovic N.M., Ross-Jr P.N. // Surf. Sci. Rep. 2002. V. 45. P. 117.
  24. Maya-Cornejo J., Carrera-Cerritos R., Sebastian D. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. P. 27919.
  25. Gupta U.K., Pramanik H. // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. P. 421.
  26. Мазин П.В., Капустина Н.А., Тарасевич М.Р. Топливный элемент с прямым окислением этанола с анионообменной мембраной и щелочным электролитом // Электрохимия. 2011. Т. 47. № 3. С. 295. [Mazin P.V., Kapustina N.A., Tarasevich M.R. // Russ. J. Electrochem. 2011. V. 47. P. 275.]
  27. Zeng L., Zhao T.S., Li Y.S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2012. V. 37. P. 18425.
  28. Li Y.S., Zhao T.S., Liang Z.X. // J. Power Sources. 2009. V. 187. P. 387.
  29. Geraldes A.N., Furtunato da Silva D., Martins da Silva J.C. et al. // J. Power Sources. 2015. V. 275. P. 189.
  30. Zhang J., Balakrishnan P., Chang Z. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 16. P. 9672.
  31. Pinheiro V.S., Souza F.M., Gentil T.C. et al. // J. Alloys and Compounds. 2022. V. 899. P. 163361.
  32. Souza F.M., Pinheiro V.S., Gentil T.C. et al. // J. Power Sources. 2021. V. 493. P. 229694.
  33. Hren M., Roschger M., Hacker V. et al. // Int. J. Biol. Macromol. 2023. V. 253. P. 127693.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025