Композиционные электродные материалы на основе Pt и Ni: электрохимическое получение, свойства и перспективы применения

• Автор: Леонтьева, Дарья Викторовна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 Литературный обзор
1.1 Суперконденсаторы
1.1.1 Виды и принцип работы суперконденсаторов
1.1.2 Материалы для электродов суперконденсаторов
1.1.3 Методы синтеза наноразмерных композционных материалов
№0/С для электродов суперконденсаторов
1.2 Топливные элементы
1.2.1 Принципы работы и классификация топливных элементов
1.2.2 Электровосстановление кислорода и проблемы катода в
топливном элементе
1.2.3 Электроокисление органических соединений и проблемы анода в топливном элементе
1.2.4 Наноструктурированные катализаторы для топливных элементов
и методы их получения
1. 3 Электрохимическое поведение металлов под действием
переменного тока
1.3.1 Общие закономерности электрохимического поведения металлов
под действием переменного тока
1.3.2 Электрохимическое поведение платины под действием переменного тока
1.3.3 Электрохимическое поведение никеля под действием
переменного тока
Выводы по главе
ГЛАВА 2 Материалы и методы экспериментальных
исследований
2.1 Материалы
2.2 Физико-химические методы исследований
2.2.1 Рентгеноструктурный анализ
2.2.2 Рамановская спектроскопия
2.2.3 Электронная микроскопия
2.2.4 Энергодисперсионный микроанализ

2.2.5 Дифференциально-термический анализ
2.2.6 Адсорбционно-структурные исследования
2.3 Электрохимические методы исследований
2.3.1 Исследование поведения металлов (№, сплав Р13К1) в растворах щелочей под действием переменного импульсного тока
2.3.2 Методика приготовления каталитических чернил и рабочих электродов
2.3.3 Поляризационные измерения
2.3.4 Определение удельной площади поверхности РС№/С (х>3) катализаторов
2.3.5 Испытания Р^ЕЛ/С (х>3) катализаторов в составе активных
слоев мембранно-электродных блоков
2.3.6 Исследование электрохимических свойств композиционных материалов ИЮ/С для суперконденсаторов
2.3.6.1 Потенциодинамические измерения
2.3.6.2 Гальваностатические измерения
2.3.6.3 Четырехэлектродный метод
ГЛАВА 3 Электрохимическое получение и свойства композиционного электродного материала 1ЧЮ/С для супсрконденсаторов
3.1 Разработка условий получения композиционного электродного материала ИЮ/С в условиях нестационарного электролиза
3.2 Получение композиционного материала ИЮ/С для суперконденсаторов
3.3 Исследование состава и морфологии композиционного материала ИЮ/С
3.4 Электрохимические свойства композиционного материала ИЮ/С
3.4.1 Проводимость
3.4.2 Емкость
Выводы по главе
ГЛАВА 4. Электрохимическое получение и свойства электродных
материалов РЫЧЮ/С для низкотемпературных топливных
элементов

4.1 Получение РУУО/С катализаторов в условиях нестационарного электролиза
4.2 Исследование морфологии РУчИО/С катализаторов
4.3 Электрохимические свойства РУЛЮ/С катализаторов
Выводы по главе
ГЛАВА 5 Электрохимическое получение и свойства электродных материалов РуУ/С (х>3) для низкотемпературных топливных элементов
5.1 Получение катализаторов РУУ/С (х>3) в условиях
нестационарного электролиза
5.2 Исследование морфологии РУУ/С (х>3) катализаторов
5.3 Электрохимические свойства РУУ/С (х>3) катализаторов
5.3.1 Определение удельной площади поверхности РУУ/С (х>3) катализаторов
5.3.2 Электрохимическое восстановление кислорода на РУУ/С (х>3) катализаторах
5.3.3 Испытания РУУ/С (х>3) катализаторов в составе активных слоев воздушно-водородного и кислородно-водородного мембранноэлектродных блоков
Выводы по главе
ГЛАВА 6 Технологические основы получения композиционных материалов на основе платины и никеля для электрохимической энергетики
6.1 Общая технологическая схема процесса и описание операций
6.2 Схема электролизера
6.3 Энсрго-экономические показатели
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

переменного тока идет на перезарядку ДЭС и только 30 % связано с электрохимическими реакциями на электродах.
На металлических электродах в анодный период поляризующего тока протекает реакция ионизации металла (1.10):
М -» М7'+ + (1.10)
В катодный период протекает обратная реакция разряда собственных ионов (1.11):
1уГ + гё —> М (1.11)
Помимо разряда собственных ионов в катодный период могут протекать и другие реакции: ионизации кислорода, разряда ионов водорода и другие катод но деполяризующие реакции.
Работы Михайловского Ю. Н. и Томашова Н. Д. [150-157], посвященные исследованию коррозии металлов при поляризации их переменным током в нейтральных электролитах, позволили разделить все металлы на две группы. В первую группу вошли металлы (Си, Бе, РЬ, 8п, Ъгу и некоторые другие), на которых в катодный полупериод протекает реакция разряда собственных ионов. Вторая группа объединяет электроотрицательные металлы - Mg, А1, П, Та, 2г, на которых полностью исключена возможность разряда собственных ионов в катодный полупериод. Основная, проходящая на них катодная реакция - разряд ионов водорода. Экспериментально установлено, что скорость коррозии металлов второй группы во много раз выше, чем первой.
Шульгин Л. П. с сотр. [158-162] в ряде работ попытались обобщить процессы электролиза на переменном токе. Согласно [158], при прохождении тока в прямом и обратном направлении создаются неодинаковые условия, способствующие протеканию преимущественно какой-либо одной реакции или стадии. Варьируя параметры процесса, можно целенаправленно управлять его ходом для получения тех или иных продуктов электролиза (частицы металла, оксиды и гидроксиды разной валентности). Кроме того, показана возможность рафинирования продуктов, получаемых при электролизе переменным током, от нежелательных примесных ионов [158]. Это важно для тех оксидов металлов, которые используются в медицине, в качестве