Мембранно-электродные блоки для низкотемпературного (до 80 oС) водородо-воздушного топливного элемента с использованием наноразмерных катодных катализаторов PtM1/C и PtM1M2/C (M = Co, Ni, Cr) | 2017 ИФХЭ РАН

Мембранно-электродные блоки для низкотемпературного (до 80 oС) водородо-воздушного топливного элемента с использованием наноразмерных катодных катализаторов PtM1/C и PtM1M2/C (M = Co, Ni, Cr)

М.Р. Тарасевич, В.А. Богдановская, Л.Н. Кузнецова, Г.В. Жутаева, М.В. Радина, Л.А. Резникова, В.В. Емец, А.Е. Чалых, В.К. Герасимов,С.А. Писарев, Р.Р .Хасбиулин

Лаборатория электрокатализа и топливных элементов
Лаборатория физической электрохимии
Лаборатория межфазных границ  и электрокатализа
Лаборатория структурно-морфологических исследований

Разработан оригинальный высокотемпературный метод синтеза PtM1M2 систем с использованием органических прекурсоров. Катализаторы представляют собой сплавы металлов и имеют структуры типа ядро/оболочка. По массовой активности (мА/мгPt) разработанные катализаторы превосходят моноплатиновые системы в 1.5–2 раза при одновременном повышении коррозионной устойчивости. Содержание платины в синтезированных катализаторах может изменяться от 7.3 до 40 мас. %. Это создает преимущества по массовой  активности  вплоть до  моноплатиновых катализаторов с  содержанием платины 70–75 мас. %. Только применение катализаторов с высоким содержанием металла позволяет изготавливать тонкие электроды, необходимые для создания мембранно-электродных блоков (МЭБ) топливных элементов. Уменьшение содержания платины  в катализаторах обеспечивает снижение их стоимости.

019

На рисунке представлены разрядные кривые МЭБ с коммерческим     катализатором при 0.4 мг Pt/см2 и PtCoCr/С-катализатором (ИФХЭ РАН) при 0.2 мг Pt/см2 на катоде. Показано, что применение триметаллического катализатора позволяет уменьшить содержание платины вдвое при сохранении характеристик мембранно-электродных блоков. Ресурсные испытания в течение 1000 ч подтвердили преимущества PtCoCr/С катализатора по сравнению с платиной. Разработанный метод формирования мембранно-электродных блоков позволяет использовать как импортные, так и отечественные перфторированные протонпроводящие мембраны.

Создание и применение многокомпонентных катодных электрокаталитических систем позволяет разработать топливные элементы нового поколения, отличающиеся высокими характеристиками и ресурсом работы, не уступающие лидерам в области создания топливного элемента этого типа (данные Министерства энергетики США (DOE).

По результатам работы  в соавторстве  с НИК НЭП оформлен  патент РФ  №  2 331 144С1 (2008 г.).
Соисполнитель: ООО «Пластполимер» (г. С.-Петербург).


Версия для печати Версия для печати
 
 
shadow shadow
Яндекс.Метрика