PtCoCr/C ЭЛЕКТРОКАТАЛИЗАТОРЫ ДЛЯ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ C ПРОТОНПРОВОДЯЩИМ ПОЛИМЕРНЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ

Обсуждены результаты работ, проводимых в ИФХЭ РАН по созданию современных каталитических систем (PtCoCr/C) со структурой ядро – оболочка, где ядро – сплав металлов, а оболочка обогащена платиной. Новым свойством катализатора, обеспечивающим активность, селективность в отношении восстановления О2 до воды и коррозионную устойчивость, является снижение заполнения поверхности Pt в оболочке прочно хемосорбированным кислородом. Разработана архитектура катода МЭБ при использовании PtCoCr/C, проведены его испытания (ресурсные и ускоренное стресс-тестирование) в ТЭ c протонпроводящим полимерным электролитом. Показано, что при использовании PtCoCr/C (30 мас.% Pt) и снижении расхода Pt на катоде в два раза достигнутые характеристики не уступают таковым с Pt/C катализатором. Кроме того, в исследованных условиях эффективность использования Pt в PtCoCr/С значительно выше, чем в Pt/C. Полученные результаты открывают возможность перехода к следующему этапу работ – организации производства современных низкотемпературных ТЭ с характеристиками, соответствующими мировому уровню, с использованием отечественных материалов.

1. Mock P., Schmid S. // J. Power Sources. 2009. Vol. 190. P. 133—140.

2. Schoots K., Kramer G.J., van der Zwaan B.C.C. // Energy Policy. 2010. Vol. 38 (6). P. 2887— 2897.

3. Greeley, Rossmeis J., Hellman A., Norskov J.K. // Z. Phys. Chem. 2007. Vol. 221. P. 1209—1220.

4. Groom D.L., Rajaasekhara S., Matyas S. et al. // ECS Transactions. 2011. Vol. 41 (1). P. 933—936.

5. Rabis A., Rodriguez P., Schmidt T.J. // ACS Catalysis. 2012. Vol. 2. P. 864—890.

6. Epping-Martin K., Kopasz J.P., Benjamin T.G. et al. // ECS Transactions. 2011. Vol.41 (1). P. 917—932.

7. Selvaaganesh S.V., Sridhar P., Pitchumani S., Shukla A.K. // J. Electrochem. Soc. 2013. Vol. 160(1). P. F49—F59.

8. Handbook of Fuel Cells — Fundamentals, Technology and Applications. Vielstich W., Lamm A., Gasteiger H. (Eds.). Vol. 1—4. Wiley, Chichester. UK. 2003.

9. Seo A., Lee J., Han K., Kim H. // Electrochim. Acta. 2006. Vol. 52. P. 1603 —1611.

10. Wakabayashi N., Takeichi M., Uchida H., Watanabe M. // J. Phys. Chem. B. 2005. Vol. 109(12). P. 5836—5841.

11. Colon-Mercado H.R., Kim H., Popov B.N. // Electrochem. Commun. 2004. Vol. 6.9(8). P. 795—799.

12. Liu Z., Xin H., Yu Z. et al. // J. Electrochem. Soc. 2012. Vol. 159 (9). P. F554—F559.

13. Wang D., Xin H.L., Hovden R. et al. // Nature Materials. 2012. DOI: 0.1038/NMAT3458.

14. Mathew P., Meyers, J.P. Srivastava R., Strasser P. // J. Electrochem. Soc. 2012. Vol. 159 (5). P. B554—B563.

15. Salgado J.R.C., Antolini E., Gonzalez E.R. // J. Phys. Chem. B. 2004. Vol. 108. P. 17767—17774.

16. Ahluwalia R.K., Wang X., Lajunen A., Steinbach A.J. et al. // J. Power Sources. 2012. Vol. 215. P. 77—88.

17. Тарасевич М.Р., Богдановская В.А. // Альтернативная энергетика и экология. 2009. № 12. С. 24—56.

18. Богдановская В.А., Тарасевич М.Р., Лозовая О.В. // Электрохимия. 2011. Т. 47. № 7. С. 902—917.

19. Stamenkovic V., Schmidt T.J., Ross P.N., Markovic N.M. // J. Electroanal. Chem. 2003. Vol. 554—555. P. 191—198.

20. Тарасевич М.Р., Богдановская В.А., Жутаева Г.В. и др. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2013. Т. 49(2). С. 125—145.

21. Тарасевич М.Р., Хрущева Е.И., Филиновский В.Ю. Вращающийся дисковый электрод с кольцом. М.: Наука, 1987. С. 247.

22. Czerw R., Terrones M., Charlier J., Blasй X., Foley B., Kamalakaran R. et al. // Nano Lett. 2011. № 1. P. 457—460.

23. Xingband Hu, Yuting W., Hoaran Li, Zhibing Zhang // J. Phys. Chem. C. 2010. Vol. 114. P. 9603—9607.

24. Li X., Park S., Popov B.N. // J. Power Sources. 2010. Vol. 195. P. 445.

25. Montoya A., Gil J.O., Mondragon F., Truong T.N. // Fuel Chemistry Division Preprints. 2002. Vol. 47 (2). P. 424.

26. Sugawara Y., Okayasu T., Yadav A.P., Nishikata A., Tsuru T. // J. Electrochem. Soc. 2012. Vol. 159(11). P. F779—F786.

27. Sasaki K., Shao M., Adzic R. Dissolution and Stabilization of Platinum in Oxygen Cathodes Polymer Electrolyte Fuel Cell Durability. F.N. Buchi et al. (eds). Springer Science + Business Media. LLC 2009.

28. Groom D.J., Rajasekhara S., Matyas S., Yang Z., Gummalla M., Ball S., Ferreira P.J. // ECS Transactions. 2011. Vol. 41(1). P. 933.

29. Аваков В.Б., Алиев А.Д., Бекетаева Л.А. и др. // Электрохимия. 2014 (в печати). Jomori S., Nonoyama N., Yoshiba T. // J. Power Sources. 2012. Vol. 215. P. 18.

30. Mayrhofer K.J.J., Strmcnik D., Blizanac B.B., Stamencovic V., Arenz M., Marcovic N.M. // Electrochim. Acta.

31. Vol. 53. P. 3181.

32. Wu J., Yuan X., Martin J., Wang H., Zhang J. et al. // J. Power Sources. 2008. Vol. 184. P. 104.

33. Arisetty S., Wang X., Ahluwalia R.K. et al // J. Electrochem. Soc. 2012. Vol. 159(5). P. B455— B462.

34. Sethuraman V.A., Weidner J.W., Hang A.T., Motupally S., Protsailo V. // J. Electrochem. Soc. 2008. Vol. 155 (1). P. B50—B57.

35. Mittal V.O., Kunz H.R., Fenton J.M. // J. Electrochem. Soc. 2006. Vol. 153. P. A1755—A1759.

36. Sugawara S., Ohma A., Tabuchi Y., Shinohara K., Shinohara Dr.K. Альтернативная энергетика и экология. 2010. № 9. С. 89—105.

37. Lehmani A., Turq P., Pйriй M., Pйriй J., Simonin J.-P. // J. Electroanal. Chem. 1997. Vol. 428. P. 81.