«Розвиток наукових засад отримання, зберігання та використання водню в системах автономного енергозабезпечення»

Розроблення на основі карбонізованих наноструктурованих органічних спряжених полімерів гібридних електрокаталізаторів відновлення кисню для воднево-кисневих паливних комірок

Мікрофотографія ТЕМ Co₉S₈/Со-N-C електрокаталізатору відновлення кисню, одержаного із використанням полі-2,6-діамінопіридину (а) та отримані для нього у 0,5 М H₂SO₄ залежності кількості електронів (n), що беруть участь у РВК та виходу перекису водню від потенціалу (б)

Області застосування

Як електрокаталізатори реакції відновлення кисню (РВК) в кислих та лужних електролітах для низькотемпературних воднево-кисневих паливних комірок (ПК), в тому числі з твердополімерним електролітом. Передбачається також можливість використання розроблених нанокомпозитів як електрокаталізаторів РВК у спиртово-кисневих паливних комірках та метал-повітряних хімічних джерелах струму, як електрокаталізаторів виділення водню та кисню для загального розкладу води, як гетерогенних каталізаторів процесів органічної хімії тощо.

Короткий опис

Карбонізовані кобальт- та залізовмісні гібридні електрокаталізатори відновлення кисню, що не містять благородних металів, які одержані із застосуванням наноструктурованих азотвмісних спряжених полімерів (N-СП) з високою площею поверхні, в тому числі із спрямовано сформованими в складі таких каталізаторів наночастинками сульфідів, карбідів, нітридів або карбонітридів Co та Fe.

Очікувані результати

Передбачається, що одержані електрокаталізатори РВК будуть характеризуватися потенціалами появи каталітичного струму (Eonset) > 850 мВ, відн. RHE (Fe-вмісні) та > 800 мВ (Co-вмісні), мати високу стабільність у процесі тривалого функціонування в кислому та лужному електролітах, а також високу толерантість до СО та метанолу.

Переваги

Низька собівартість, що обумовлена відсутністю в складі електрокаталізаторів платини та інших благородних металів;
висока площа електрохімічно активної поверхні; толерантність до метанолу та СО;
здатність до функціонування у водних електролітах в широкому інтервалі рН.

Конкуренти

Наскільки відомо виконавцям проекту карбонізовані кобальт- та залізовмісні гібридні електрокаталізатори РВК для ПК на сьогоднішній день не комерціалізовані. Дослідження в напрямку створення таких електрокаталізаторів проводяться в наукових центрах ряду країн ЄС, США, Китаю, Японії та ін.

Стан розробки

Із застосуванням полі-2,6-діамінопіридину та багатошарового графену одержано карбонізований Co₉S₈/Со-N-C електрокаталізатор РВК, який здатний ефективно функціонувати в кислому та лужному електролітах, забезпечувати переважно пряме 4-х електронне відновлення кисню до води та високу толерантність до СО та метанолу. Показано функціональні переваги Co-N-C електрокаталізаторів РВК за рахунок використання при їх формуванні поліаніліну (ПАні), наноструктурованого за допомогою β-циклодекстрину або полі-о-амінобензойної кислоти замість традиційного ПАні. Отримано Co-N,В-C електрокаталізатори РВК, використовуючи допований борною кислотою ПАні або наноструктуровану полі-3-амінофенілборну кислоту як джерела вуглецю, азоту та бору одночасно.

Контактна інформація

Виконавець:

Проект №19 «Розроблення на основі карбонізованих наноструктурованих органічних спряжених полімерів гібридних електрокаталізаторів відновлення кисню для воднево-кисневих паливних комірок»

Контактна особа:

Teл. +380 44 525-75-77

Е-mail: kurys@inphyschem-nas.kiev.ua